2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11216204
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
上田 正仁 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70271070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
足立 聡 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (90211698)
町田 一成 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (50025491)
大見 哲巨 京都大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70025435)
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| Keywords | ボース・アインシュタイン凝縮 / 引力相互作用 / ベクトル的秩序変数 / 量子渦 / 多成分凝縮体 / 非線形相互作用 / パターン形成 |
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| Research Abstract |
当研究班は、班員間の共同研究や意見の交換を通じて、ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)の諸物性の多角的な研究を行っている。特に、引力相互作用をするBECの新しい物理、軌道角運動量(量子渦)を持ったBECの安定性、スピンという内部自由度をもったBECの諸物性について精力的な研究を行っている。その成果は、研究論文の項目で記すが、ここではその中で我々が特に重要と考える成果について記述する。
引力相互作用をするBECについては、その崩壊が従来考えられていたような一度に起こるのではなく、数度にわたって間歇的におこることを見出した。また、崩壊の過程で、引力相互作用によるセルフフォーカシング効果によって様々な非線形パターンが形成されることを見出した。このようなパターン形成がボース凝縮体において起こることは大変興味深い。
磁気光学トラップに閉じ込められている場合の秩序パラメターがスカラーのBECについて,特にこの系の量子渦の諸性質について理論的に研究した.考察は微視的モデルハミルトニアンをボゴリュウボフ理論に基づいて,実験に即した状況を考慮した境界条件下で行った。最近幾つかの実験グループが量子渦の観測にアルカリ原子気体を用いて成功したが、実験結果の解釈に上記の理論が役にたった。ただし、当該研究の主眼であるこの系の渦の絶対的な不安定性についての実験的検証は将来に残された問題となった。
スピン自由度を持ったBECの研究においては以下のような成果をあげた。
1)系の全磁化が保存されることを考慮して、磁化が与えられた系での相図を調べた。超微細スピンFの大きさが1の場合に1成分だけが凝縮する相と3成分が凝縮する相の2つの凝縮相があることが示された。また、この系で考えられる渦の種類をリストアップして、それらの安定性をも調べた。
2)スピンの方向が磁場によりコントロールできるのがこの系の特徴である。この特徴を生かしてIoffe-Pritchardトラップにおいて磁場の方向を反転させるだけで渦ができる実験を提案した。また、このときの秩序変数の時間変化を数値的に計算して、実際実現可能であることを具体的に示した。
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Research Products
(12 results)
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[Publications] M.Koashi and M.Ueda: "Exact Eigenstates and Magnetic Response of Spin-1 and Spin-2 Bose -Einstein Condensates"Phys.Rev.Lett.. Vol.84. 1066-1069 (2000)
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[Publications] M.Ueda: "Many-Body Theory of Dilute Bose-Einstein Condensates with Internal Degrees of Freedom"Phys.Rev.A. Vol.63. 013601-013604 (2001)
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[Publications] H.Saito and M.Ueda: "Intermittent Implosion and Shell-Structure Formation of Trapped Bose-Einstein Condensates with Attractive Interaction"Phys.Rev.Lett.. Vol.86. 1406-1409 (2001)
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[Publications] K.Machida and T.Ohmi: "Phenomenological Theory of Ferromagetic Superconductivity"Phys.Rev.Lett.. 86. 850-853 (2001)
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[Publications] M.Ichioka,M.Takigawa,and K.Machida: "Vortex Structure in Sperconducting Stripe States"J.Phys.Soc.Jpn. 70・1. 33-36 (2001)
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[Publications] T.Isoshima,T.Ohmi, and K.machida: "Double Phase Transitions in Magnetized Spinor Bose-Einstein Condensation"J.Phys.Soc.Jpn.. 69・12. 3864-3869 (2000)
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[Publications] A.G.Lebed,K.Machida and M.Ozaki: "Triplet Electron Pairing and Anisotropic Spin Superconductivity in Organic Supercondnctors (TMTSF) 2X"Phys.Rev.B. 62・2. R795-R798 (2000)
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[Publications] M.Takigawa,M.Ichioka and K.Machida.: "Site-Selective Nuclear Magnetic Rexation Time in a Superconducting Vortex state."J.Phys.Soc.Jpn.. 69・12. 3943-3954 (2000)
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[Publications] T.Isoshima,M.Nakahara,T.Ohmi and K.Machida: "Creation of a Persistent Current and Vortex in a Bose-Einstein Condensate of Alkali-Metal Atoms."Phys.Rev.A. 61・6. 063610-1-10 (2000)
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[Publications] K.Machida and T.Ohmi: "Orbital Pairing Form and Topology of Triplet Superconductivity in Upt_3"Physica B. 280. 172-173 (2000)
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[Publications] M.Nakahara,T.Isoshima,K.Machida,S.Ogawa and T.Ohmi: "A Simple Method to Create a Vortex in Bose-Einstein Condensate of Alkali Atoms"Physica B. 284-288. 17-18 (2000)
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[Publications] O.Ishikawa,R.Ishiguro,K.Fukuda,Y.Sasaki,T.Takagi,T.Ohmi,T.Mizusaki,A.Marchenkov,J.C.Davis and R.E.Pachard: "NMR Measurement of Superfluid ^3He-A in Cylindrical Cell under Rotation."Physuca B. 284-288. 288-289 (2000)
