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量子乱流におけるダイナミクスと統計の数値解析および理論的研究

Research Project

Project/Area Number 18840036
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

小林 未知数  Osaka City University, 大学院・理学研究科, 研究員 (50433313)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥1,990,000 (Direct Cost: ¥1,990,000)
Fiscal Year 2007: ¥860,000 (Direct Cost: ¥860,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,130,000 (Direct Cost: ¥1,130,000)
Keywords量子流体 / 量子渦 / 乱流 / ボース・アインシュタイン凝縮
Research Abstract

私の研究目的は超流動液体ヘリウムに代表される量子流体において、その乱流状態である量子乱流を、数値的および理論的に解明することである。量子乱流は粘性流体の乱流と異なり、その構成要素である渦の存在がはっきりしているため、乱流を理解するための理想的な系として現在注目を浴びつつある。私は過去の研究において量子乱流の大規模シミュレーションを行うことに成功し、エネルギースペクトルや量子渦の自己相似的な構造を見出すことに成功してきた。しかし大自由度を有する量子乱流の理解には理論的、数値的なアプローチに加え、実験からのアプローチが欠かせない。そこで今回私は量子乱流を実現する新しい系の模索を行った。現在まで量子乱流を実現した系は超流動液体ヘリウムのみであったが、私は新しい系として、レーザーおよび蒸発によって数nKまで冷却された極低温原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体を提唱した。この系は超流動液体ヘリウムに比べ、(1)原子間の相互作用が弱く理論的にアプローチしやすい、(2)ほとんどあらゆるパラメータを実験的にコントロールできる、(3)量子渦の空間配置を直接観測できる、という利点を持っており、量子乱流研究を行う非常に理想的な系であるといえる。私は実際の実験を想定したパラメータを用いたこの系での量子乱流の直接数値シミュレーションを試みた。この系は超流動液体ヘリウムと異なって、流れを加えることによる乱流生成が困難であり、その代わりに2軸・あるいは3軸周りの回転を結合させた歳差回転を用いることによって乱流生成が可能であることを示すことに成功した。シミュレーションによって得られた量子乱流状態は、私が過去に理論計算で得られたものとほぼ同じような性質を持っており、もし実験でこの量子乱流状態が実現されれば、量子乱流の理解は飛躍的に前進するであろうことが期待される。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Dissipation of Gross-Pitaevskii Turbulence Coupled With Thermal Excitations2007

    • Author(s)
      M.Kobayashi and M.Tsubota
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics 148

      Pages: 275-280

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantum Turbulence in a Trapped Bose-Einstein Condensate2007

    • Author(s)
      M.Kobayashi and M.Tsubota
    • Journal Title

      Physical Review A 76

      Pages: 45603-45603

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 有限温度の減衰量子乱流における散逸構造の研究2007

    • Author(s)
      小林未知数
    • Journal Title

      応用力学研究研究集会報告 18ME-S7

      Pages: 16-16

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 量子乱流研究の最近の発展2007

    • Author(s)
      坪田誠, 小林未知数
    • Journal Title

      日本物理学会誌 62(1月号)

      Pages: 15-15

    • NAID

      110006198200

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Decay of Qunantized Vortices in Quantum Turbulence2006

    • Author(s)
      M.Kobayashi, M.Tsubota
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics 145

      Pages: 209-209

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thermal dissipation in quantum turbulence2006

    • Author(s)
      M.Kobayashi, M.Tsubota
    • Journal Title

      Physical Review Letters 97

      Pages: 145301-145301

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 量子乱流における慣性領域とコルモゴロフ則2006

    • Author(s)
      小林未知数
    • Journal Title

      数理解析研究講究録 1496

      Pages: 52-52

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 量子渦の自己相似的再結合ダイナミクスの解析2008

    • Author(s)
      小林 未知数、坪田 誠、D. P. Lathrop
    • Organizer
      日本物理学会、第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ボース・アインシュタイン凝縮体における粒子生成2:ホーキング輻射の検証に向けて2008

    • Author(s)
      小林 未知数、石原 秀樹、栗田 泰生、森成 隆夫、坪田 誠
    • Organizer
      日本物理学会、第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Realization of Quantum Turbulence in Atomic Bose-Einstein Condensation2007

    • Author(s)
      Michikazu Kobayashi
    • Organizer
      International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials
    • Place of Presentation
      長良川国際会議場
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantum Turbulence in a Trapped Bose-Einstein Condensate2007

    • Author(s)
      M.Kobayashi and M. Tsubota
    • Organizer
      Bose-Einstein Condensation 2007 Frontiers in Quatum Gases
    • Place of Presentation
      Sant Feliu de Guixols(スペイン)
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantum Turbulence in Trapped Atomic Bose-Einstein Condensate under Combined Rotations around Three Axes2007

    • Author(s)
      M.Kobayashi and M. Tsubota
    • Organizer
      International Symposium o Quantum Fluids and Solids
    • Place of Presentation
      Kazan University(ロシア)
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 原子気体ボース凝縮体で実現する量子乱流2007

    • Author(s)
      小林 未知数、坪田 誠
    • Organizer
      日本物理学会、第62回年次大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ボース・アインシュタイン凝縮体における粒子生成:曲がった時空上の場の量子論とのアナロジー2007

    • Author(s)
      小林 未知数、石原 秀樹、栗田 泰生、森成 隆夫、坪田 誠
    • Organizer
      日本物理学会、第62回年次大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2020-05-15  

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