2018 Fiscal Year Research-status Report
Phase ordering percolation and dynamic statistical law in multi-component superfluids
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17K05549
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
竹内 宏光 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (10587760)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 自発的対称性の破れ / 超流動 / 秩序化動力学 / 浸透理論 / ボース・アインシュタイン凝縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(i)多成分超流体の秩序化過程における複合欠陥の生成機構の理論的解明
(ii)離散的対称性の破れによる秩序化過程における小規模構造に対する普遍的統計則の解明
(i)について：韓国ソウル国立大学のShin氏の実験グループは，多成分超流体であるスピン１のボース・アインシュタイン凝縮（BEC）の系を，量子クエンチにより反強磁性（AF）相からポーラー（P）相に瞬間的に相転移させることにより，ドメイン壁が途中で途切れたような奇妙な構造が現れることを実験的に確認していた．研究交流のためShin氏のグループを訪問した私はこの観測結果の理論的解明を依頼され，それに成功した．この奇妙な構造は半整数量子渦とドメイン壁が結合した複合欠陥と呼ばれ，離散的な対称性の自発的破れとソリトンの不安定性に関連し，両者を特徴づける二つの異なる長さ（エネルギー）スケールに大きな差異が存在する場合に比較的安定に存在できる．また，このように複数の不安定性機構が順次起こるような秩序化過程はこれまであまり知られておらず，新奇な秩序化過程の発見であると言える．
(ii)について：前年度の研究で，相分離する2成分超流体の秩序化過程におけるドメインサイズ分布について，小規模構造が量子効果によって異常な振る舞いをすることを明らかにした．本研究ではこの小規模構造に着目し，離散的対称性の自発的破れが起こる秩序化過程にについて，系に依らない普遍的な統計則を理論的に提案した．2次元系の小規模構造は円状のドメイン壁によって支配されることが観測されているが，その円状のドメイン壁の内部構造の影響は統計的に無視できることを解析的に明らかにした．
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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
研究実績の概要で説明した通り，(i)の研究はソウル国立大の実験グループから理論的解明を依頼されて行った国際共同研究である．依頼を受けた時点で私はその重要性を強く認識し，当初の計画を変更してこの共同研究を最優先課題とした．これにより，他の小課題の進展に遅れが生じている．しかし，上記共同研究で得られた成果はその遅れを補って余りあるものであると言える．実際，この研究に関して2018年末に米国物理学会のPhysical Review Lettersに投稿した論文は，約一か月程で受諾された．
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| Strategy for Future Research Activity |
上記(i)の成果は，交付申請の研究計画に記載した小課題【5】に相当すると言える．韓国の実験グループとは今後も研究交流を継続する予定である．(ii)の成果は小課題【2】に該当するが，上述した通り，(i)の課題を優先したために進捗が遅れている．2017年度に加えて2018年度においても研究計画が変更されており，とりわけ，小課題【5】の比重が他の小課題に比べて大きくなっている．2019年度は，中断していた小課題【2】に関して，フランスの理論グループとの共同研究を進める予定である．また，小課題【5】に関連し，ベルギーの理論グループと共同で，フェルミ超流体における位相欠陥の動的現象に焦点を当てた研究に取り組む予定である．
小課題【3】と【4】についてはまだ着手できていないのが現状であるが，準備が整い次第，随時実行に移す．
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| Causes of Carryover |
当該年度から次年度にまたがった長期海外出張を実施することになったため，所属機関における予算執行の規則上，一部の予算を次年度へ繰り越す必要が生じた．また，次年度は当初予定していたアルゼンチンへの海外出張に加えてブラジルへも赴くことになったため，次年度予算を補填する必要が生じた．
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| Remarks |
（１）研究者個人のホームページ
（２）研究者が所属する大阪市立大学の研究者総覧
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