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フェルミ原子ガス超流動と励起子ポラリトン超流動で実現する共鳴型超流動の統一的理解

Publicly Offered Research

Project AreaOptical science of dynamically correlated electrons in semiconductors
Project/Area Number 23104723
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

大橋 洋士  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60272134)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2011: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsフェルミ超流動 / クーパー対 / 異種粒子結合 / 強結合効果 / 励起子ポラリトン / BCS-BECクロスオーバー / 低次元効果 / KT転移 / 超流動 / T行列理論 / 相転移温度 / クロスオーバー
Outline of Annual Research Achievements

平成24年度は、共鳴型超流動における、共鳴ボソンの凝縮粒子数への寄与を調べるため、結合フェルミオン・ボソンモデルを用いて、narrow resonance (フェルミ粒子と共鳴ボソンの結合が弱い場合:励起子ポラリトン凝縮に相当)から、broad resonance (フェルミ粒子と共鳴ボソンの結合が強い場合:フェルミ原子ガス超流動に相当)までを統一的に調べた。励起子ポラリトン系を念頭に2次元系を考え、KT転移温度の相互作用依存性をガウス揺らぎの理論を援用し、弱結合から強結合まで明らかにした。相互作用を2次元s波散乱長でスケールすると、超流動転移温度はresonanceの詳細にほとんど依存しないが、 転移温度におけるボソンの種類は大きく依存する: 共鳴ボソンが存在しないBCSモデルでは、相互作用が強くなるにつれ、フェルミ粒子が支配的な領域から安定化したクーパー対が支配的となる領域へ単純に移行するのに対し、共鳴型超流動の場合、一旦は安定なクーパー対が形成されるものの、強結合領域では、安定な共鳴ボソンが支配的となる。narrow resonanceの場合、クーパー対は中間結合の狭い領域でのみ支配的となっているが、これは、narrow resonanceで相互作用が強くなるためには、共鳴準位とフェルミ準位が近づく必要があるため、引力相互作用が強くなることと共鳴ボソン数の増大が同時に起こることに因るものである。中間結合領域での安定なクーパー対の割合は、3次元の場合と比べると大きく、これは2次元性による超流動揺らぎの発達の現れである。尚、研究では、ここで用いた強結合理論の妥当性を検証するため、擬2次元フェルミ原子気体で近年観測された1粒子励起スペクトルを同じ近似レベルで計算、unitarity limitで観測された擬ギャップサイズを定量的レベルで再現できることを確認している。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Superfluid phase transition and strong coupling effects in an ultracold Fermi gas with mass imbalance2013

    • Author(s)
      R. Hanai, T. Kashimura, R. Watanabe, D. Inotani, Y. Ohashi
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics

      Volume: 171 Issue: 3-4 Pages: 389-396

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0738-9

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Superfluid properties of one-component Fermi gas with an anisotropic p-wave interaction2013

    • Author(s)
      Daisuke Inotani, Manfred Sigrist. Yoji Ohashi
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics

      Volume: 171 Issue: 3-4 Pages: 376-381

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0822-1

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Excitation Transport through a Domain Wall in a Bose-Einstein Condensate2012

    • Author(s)
      S.Watabe, Y. Kato, Y.Ohashi
    • Journal Title

      Phys. Rev. A

      Volume: 86 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physreva.86.023622

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pseudogap phenomenon in an ultracold Fermi gas with a p-wave pairing interaction2012

    • Author(s)
      D. Inotani, R. Watanabe. M. Sigrist, and Y. Ohashi
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 85

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] seudogap Phenomena of an Ultracold Fermi Gas with a P-wave Feshbach Resonance2012

    • Author(s)
      D. Inotani, R. Watanabe, M. Sigrist, and Y. Ohashi
    • Journal Title

      Journal of Physics, Conference Series

      Volume: 400

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pseudogap temperature and effects of a harmonic trap in the BCS-BEC crossover regime of an ultracold Fermi gas2011

    • Author(s)
      Shunji Tsuchiya, Ryota Watanabe, Yoji Ohashi
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 84 Issue: 4

    • DOI

      10.1103/physreva.84.043647

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theory of photoemission-type experiment in the BCS-BEC crossover regime of a superfluid Fermi gas2011

    • Author(s)
      R.Watanabe, S.Tsuchiya, Y.Ohashi
    • Journal Title

      IEEE Xplore, 2011 1st international symposium on Access Spaces (ISAS), IEEE-ISAS 2011

      Pages: 26-31

    • DOI

      10.1109/isas.2011.5960915

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 質量インバランスのあるフェルミ原子気体における対凝縮と1粒子状態22013

    • Author(s)
      花井亮,柏村孝,渡邉亮太,猪谷大輔,大橋洋士
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Green's function formalisms of a condensed Bose system meeting the Nepomnyashchii identity2013

    • Author(s)
      S. Watabe, and Y.Ohashi
    • Organizer
      QS2C Theory Forum: International Symposium on "Strongly Correlated Quantum Science
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 有限温度ボース気体における多体効果2012

    • Author(s)
      渡部昌平、大橋洋士
    • Organizer
      Ultracold Gases : Superfluidity and Strong-Correlations (USS2012)
    • Place of Presentation
      東京理科大学
    • Year and Date
      2012-01-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 励起子ポラリトンのボーズ・アインシュタイン凝縮における電子正孔対-フォトン共鳴の効果2012

    • Author(s)
      花井亮、大橋洋士
    • Organizer
      Ultracold Gases : Superfluidity and Strong-Correlations (USS2012)
    • Place of Presentation
      東京理科大学
    • Year and Date
      2012-01-11
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] フェルミ原子ガス超流動と励起子ポラリトン超流動で実現する共鳴型超流動の統一的理解2012

    • Author(s)
      大橋洋士
    • Organizer
      「半導体における動的相関電子系の光科学」第6回シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学化学研究所
    • Year and Date
      2012-01-05
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] フェルミ原子ガス超流動と励起子ポラリトン超流動で実現する共鳴型超流動の統一的理解2012

    • Author(s)
      大橋洋士、渡邉亮太、花井亮
    • Organizer
      第7回DYCEシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 質量インバランスのあるフェルミ原子気体における対凝縮と1粒子状態2012

    • Author(s)
      花井亮,大橋洋士
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] px状態からpx+ipy状態への相転移線付近における強結合効果と1粒子励起スペクトル2012

    • Author(s)
      猪谷太輔,Manfred Sigrist,大橋洋士
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Pseudo gap phenomena in an ultra-cold Fermi gas with a p-wave Feshbach resonance2012

    • Author(s)
      D. Inotani, M. Sigrist, and Y. Ohashi
    • Organizer
      Workshop on "Few-body calculation of cold-atomic physics"
    • Place of Presentation
      理化学研究所(和光市)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Superfluid phase transition and strong-coupling effects in an ultracold Fermi gas with mass imbalance2012

    • Author(s)
      R. Hanai, D. Inotani, T. Kashimura, R. Watanabe, and Y. Ohashi
    • Organizer
      International Conference on Quantum Fluids and Solids (QFS2012)
    • Place of Presentation
      Lancaster University, UK
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase transition from px-wave state to px+ipy state and single-particle properties in a one-component superfluid Fermi gas with a p-wave Feshbach resonance2012

    • Author(s)
      D. Inotani, M. Sigrist, and Y. Ohashi
    • Organizer
      International Conference on Quantum Fluids and Solids (QFS2012)
    • Place of Presentation
      Lancaster University, UK
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Strong-Coupling Effects on Single-Particle Properties of a p-wave Superfluid2012

    • Author(s)
      D. Inotani, M. Sigrist, and Y. Ohashi
    • Organizer
      23th International conference on atomic physics (ICAP2012),
    • Place of Presentation
      Ecole Polytechnique, Palaiseau, France
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 超流動フェルミ原子ガス:超流動現象の統一描像と強相関電子系に対する量子シミュレータの可能性2011

    • Author(s)
      大橋洋士
    • Organizer
      「半導体における動的相関電子系の光科学」「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」領域合同若手道場
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2011-09-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 相互作用するボース気体の相転移と多体効果2011

    • Author(s)
      渡部昌平、大橋洋士
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-21
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] フェルミ原子ガス超流動と励起子ポラリトン超流動で実現する共鳴型超流動の統一的理解2011

    • Author(s)
      大橋洋士
    • Organizer
      「半導体における動的相関電子系の光科学」第5回シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学化学研究所
    • Year and Date
      2011-06-14
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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