スピン自由度をもつボース凝縮体における渦糸の構造とダイナミックス

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11640361
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 中原 幹夫 近畿大学, 理工学部, 教授 (90189019)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大見 哲巨 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70025435)
• Keywords: アルカリ原子 / ボース凝縮 / 渦糸 / 永久流 / 基本群 / テクスチャー

Research Abstract

アルカリ原子のボース凝縮体は超微細スピンによるスピン自由度をもっている.そのために超流動^3Heと同様のスピン・テスクチャーが実現するが,ここに現れるスピンは外部磁場と強く結合するので,^3Heに比べコントロールしやすい.本研究ではこのスピン自由度を利用することにより,ボース凝縮体中に連続的に渦糸や永久流を実現する方法を提唱した.これは秩序変数の自由度が3次元回転群SO(3)で,その基本群がπ_1(SO(3))=Z_2であることを利用している.すなわちZ_2における演算1+1=0より,渦糸がない状態と強さ2の渦糸状態は連続的に変形できるのである.本研究では,Gross-Pitaevskii方程式を数値的に解くことにより,この連続変形を数値的にも示した.また閉じ込め磁場が切られたあとの凝縮体の振る舞いを同じくGross-Pitaevskii方程式を解いて予測した.それにより,Time of Flight法を用いてこの構造を実験的に検証しうることを示した.

Research Products

• [Publications] M.Nakamura: "A simple method to create a vortex in Bose-Einstein condensate of alkali atoms"Physica B. (4月予定)(印刷中). (2000)
• [Publications] T.Isoshima: "Creation of persistent current and vortex in a Bose-Einstein condensate of alkali-metal atoms"Phys.Rev.A. (6月予定)(印刷中). (2000)
• [Publications] K.Machida: "Orbital Symmetry of a Triplet Pairing in a Heavy Fermion Superconductor Upt_3"J.Phys.Soc.Jpn.. 68・10. 3364-3371 (1999)
• [Publications] H.Furukawa: "Paramagnon and Size Effects for T_c in Superfluid ^3He Films"J.Phys.Soc.Jpn.. 68・12. 3931-3935 (1999)
• [Publications] T.Isoshima: "Spin-domain Formation in Spinor Bose-Einstein Gondensation"Phys.Rev.A. 60・6. 4857-4863 (1999)