フェルミ粒子を含む原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体のダイナミックス

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540380
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 藪 博之 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (60202371)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丸山 智幸 日本大学, 生物資源科学部, 助教授 (50318391) ; 鈴木 徹 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (20175409)
• Keywords: ボース・アインシュタイン凝縮 / 原子気体 / フェルミ気体 / 集団運動 / 乱雑位相近似 / 化学平衡 / 低次元物性 / パイエルス不安定性

Research Abstract

本年度の研究実績は以下の通りである。
a)励起状態の乱雑位相近似による計算:有限ボース・フェルミ凝縮体の励起状態を乱雑位相近似により数値的に求め、これにより励起状態スペクトルの構造を微視的な立場から明らかにした。これにより、我々の研究により巨視的な計算法により得られていた励起状態の平均的性質・凝縮体の不安定性などの結果が確認された。また数値計算の結果より、ボース・フェルミ両粒子間に強い斥力が働く場合には、励起スペクトルが振動型から回転型に転移することを発見し、結果の解析からそれが凝縮体が基底状態において殻構造をなすためであることを示した。これは微視的計算においてのみわかることである。これらの結果を論文として発表するとともに、複数の国際会議で発表し会議録として出版した。
応用として、1次元ボース・フェルミ凝縮体の励起状態を乱雑位相近似によりはじめて計算し、密度波状態への不安定性(パイエルス不安定性)により周期的分布をもつボース凝縮体が発現しうることを理論的に明らかにした。この結果を複数の国際会議において発表し会議録として出版した。
b)有限ボース・フェルミ凝縮体の崩壊シミュレーション:時間依存平均場および自由テスト粒子法による有限ボース・フェルミ凝縮体の時間発展の数値計算を実行し、凝縮体の単極型振動(集団運動)のシミュレーションを行い、フェルミ気体の振動に見られる減衰の解析を行った。結果は国際会議で発表した。
c)ボース・フェルミ粒子と束縛フェルミ粒子の平衡系に対する熱力学平衡条件の計算をおこない、粒子密度・粒子間相互作用を変化させたときの相構造をもとめ、特にどの場合に束縛しないボース凝縮が存在しボース凝縮を起こすかを明らかにした。これにより引力相互作用でのボース・フェルミ凝縮体が存在する物理的条件が明らかになった。結果は国際会議で発表し会議録として出版した。

Research Products

• [Publications] T.Miyakawa, H.Yabu, T.Suzuki: "Peierls Instability of the Quasi-One-Dimensional Bose-Fermi Mixed Gas"Physica. B329-333. 28-29 (2003)
• [Publications] T.Sogo, T.Miyakawa, T.Suzuki, H.yabu: "RPA Study of Collective Excitations in the Bose-Fermi Mixed Atomic Gases with Large Excess of Bosons"Physica. B329-333. 53-54 (2003)
• [Publications] H.Yabu, T.Takayama, T.Suzuki: "Bose-Fermi mixed condensates of atomic gas with Boson-Fermium quasi bound state"Physica. B329-333. 25-27 (2003)
• [Publications] T.Sogo, T.Suzuki, H.Yabu: "RPA Study of Collective Excitations in the Bose-Fermi Mixed Atomic Gases"Journal of Physics Society of Japan, Supplement. C72. 144-147 (2003)
• [Publications] H.Yabu, T.Sogo: "Collective Ferromagnetism in Two-Component Fermi-Degenerate Gas Trapped in Finite Potential"Journal of Physics Society of Japan, Supplement. C72. 148-151 (2003)
• [Publications] T.Sogo, T.Suzuki, H.Yabu: "Transition of fermionic spectra and monopole oscillation under phase separation in the atomic Bose-Fermi mixture"Physical Review. A68. 063607 (2003)
• [Publications] T.Sogo, H.Yabu: "Collective ferromagnetic states of degenerate atomic Fermi gas with two components in a trapping potential"Physica. B329-333. 51-52 (2003)
• [Publications] T.Sogo, T.Miyakawa, T.Suzuki, H.Yabu: "RPA study of collective oscillations in the Bose-Fermi mixed gases of trapped atoms"Frontiers of Collective Motions (World Scientific, 2003, Singapore). 124-129 (2003)
• [Publications] T.Maruyama, H.Yabu, T.Suzuki: "Time-dependent dynamics of the bose-fermi mixed condensed system"Frontiers of Collective Motions (World Scientific, 2003, Singapore). 271-275 (2003)
• [Publications] H.Aiba, M.Matsuo, S.Nishizaki, T.Suzuki: "Fluctuation porperties of strength fuctions associated with giant resonances"Physical Review. C68. 054316 (2003)