2017 Fiscal Year Research-status Report
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17K14364
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
吉見 恵美子 (荒畑恵美子) 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (30706411)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超流動 / BCS-BEC クロスオーバー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はBCS-BECクロスオーバー領域における超流動を記述するNozieres and Schmitt-Rink(NSR)理論を弱強度光格子系に拡張した。弱強度光格子とは光格子の強度が弱い光格子で、ハバードモデルがよい近似ではなくなるような強度の光格子のことである。本研究の目的はトポロジカル超流動の実現可能生を探るというものである。s波超流動とp波超流動の混成した超流動の実現が期待されているが、実現には至っていない。その最大の原因は非弾性散乱による散逸である。光格子により原子対の形成が促進され、散逸が減少することが、実験的に確かめられている。一方でハバードモデルで記述できるような強さまで光格子の強度を上げてしまうとモット転移を起こし超流動が存在しなくなることも知られている。しかし、光格子により原子対の形成が促進され、散逸が減少することが、実験的に確かめられている。本研究は弱強度光格子を利用したトポロジカル超流動の実現可能性を探るのを目的としている。BCS-BECクロスオーバー領域では超流動は平均場理論を基礎としたNSR理論で記述されるが、これは一様系の理論であり、弱光格子には適応できなかった。本研究ではこのNSR理論を弱強度光格子に適応できるように拡張した。その結果、光格子を加えると、原子対の形成が促進され、散逸が減少することを明らかにした。また、光強度が一定の大きさより大きくなると超流動が壊れることも明らかにした。これらの結果まとめた論文を現在執筆中である
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はBCS-BECクロスオーバー領域における超流動を記述するNozieres and Schmitt-Rink(NSR)理論を弱強度光格子系に拡張した。この拡張に伴う困難さは予想通りであり、これは申請時の研究計画に記した計画通りにすするんでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は実験に即したパラメータを用いた、超流動密度の計算を行う予定である。
これまでの研究で得られた弱光格子中のSOCを持つフェルミ原子の系に拡張したNSR理論を用い、超流動密度について数値的に計算し超流動の実現可能性について明らかにする。特に、これまでの研究で培った弱光格子中超流動における数値計算手法を応用し、解析計算と数値計算とを組み合わせることで、ワークステーションやスーパーコンピューターといった大型計算機を使うことなく、現在所持する計算機資源の範囲で、実験に即したパラメータを用いて数値計算を行う。
この超流動はs波とｐ波の混合超流動はトポロジカル不変量がゼロではないトポロジカル超流動である可能性がある。トポロジカル不変量が変化するときその界面(エッジ)にギャップレスモード(エッジ状態)が存在する。そのため、得られた実現性の高いパラメータにおいて、Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程式を用いた解析を行い、エッジ状態があるか確認し、超流動がトポロジカル超流動であるか確認する。
2粒子光分光法(DPE)による超流動を構成する原子対の性質も調べる。BCS-BEC クロスオーバー領域では、光放出分光法による1粒子スペクトル密度の研究が盛んに行われ、理論と実験がよく一致している。しかし、1粒子スペクトル密度では、超流動を担う対の性質を調べることは出来ない。本研究ではDPEを弱強度光格子中のSOCを持つフェルミ原子気体超流動に応用し、超流動の性質を調べる。特に、s波超流動とp波超流動が混在しているようなパラメータ領域で、トポロジカル超流動とそうでないときの違いを明確にすることで、トポロジカル超流動を特定できる方法を提言する。
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