2016 Fiscal Year Annual Research Report
乱れたスピノール・ボース気体： 局在と非平衡ダイナミクス
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16J06706
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉田 周平 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2018-03-31
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| Keywords | 冷却原子気体 / ボース・ポーラロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物性物理学において、不純物問題は応用上重要であるのみならず、磁性不純物に関する近藤効果や、フォノンと電子の相互作用からなるポーラロン等、様々な重要概念を生み出してきた。本研究では、ボース気体中の不純物が成す「ボース・ポーラロン」の問題に取り組んだ。不純物とボース気体とがフェッシュバッハ共鳴を介して相互作用するボース・ポーラロンは、不純物の質量が無限大の極限では近藤効果の模型である一不純物アンダーソン模型のボソン版に、弱結合領域ではポーラロンの基本模型であるフレーリッヒ模型に帰着する。冷却原子気体を用いた実験により、これらの領域を含む広いパラメータ領域を実験的に実現可能であり、近年活発な研究対象となっている。
本研究では、ボース・ポーラロンの基底状態の解明に取り組んだ。基底状態ではボース気体がボース・アインシュタイン凝縮状態にあり、不純物がボゴリウボフ励起をまとってボース・ポーラロンを形成する。そこで、本研究ではボゴリウボフ励起を3つまで含む変分波動関数を用いて基底状態のエネルギーを計算した。
本研究では、ボース気体と不純物の相互作用は、フェッシュバッハ共鳴をモデル化した2チャンネル模型を用いた。さらに、ユニタリ極限における本研究の計算結果を1チャンネル模型による量子モンテカルロ計算の結果と比較した。その結果、エネルギーを三体パラメータの関数とみなして比較した時に2つの計算結果が誤差の範囲で整合することを見出した。これは、ユニタリ極限のボース・ポーラロンの性質が三体パラメータと密度によって普遍的に特徴づけられることを示唆する結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初は、不動の不純物が作る不規則ポテンシャルの問題に取り組む予定であったが、その過程で可動性の不純物に関するボース・ポーラロンの問題で成果を得た。これは当初の予定とは異なるが、ボース・ポーラロンは近年実験的に実現したことで活発な研究対象となっている系であり、その普遍性を示した本研究は当初の予定以上に重要でインパクトのある結果であるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きボース・ポーラロンの研究を行う。特に、エネルギー以外の観測量（有効質量、準粒子留数、スペクトル関数）を見積もる。
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Research Products
(10 results)
