Analysis for inhomogeneous Bose-Einstein condensate system including quantum fluctuation of zero-mode

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14619
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
• Research Institution: Kochi University (2021); Waseda University (2019-2020)
• Principal Investigator: Takahashi Junichi 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 特任助教 (60732211)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ゼロモード / Bose-Einstein凝縮 / アルファ凝縮 / ポーラロン / ２成分系

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to elucidate the physical phenomenon in which the quantum fluctuation of zero mode is important. During the research period, we have conducted research on zero-mode quantum fluctuations for the two-component Bose-Einstein condensation, the polaron realized by the cold atomic systems, the alpha condensation state of the nucleus, and the driven-dissipative excitonic condensation. We have shown that the two-component condensed system and the alpha condensed system are promising systems in which zero-mode quantum fluctuations appear prominently during this study period. We also succeeded in deriving the basic equations that form the basis for analyzing zero-mode quantum fluctuations for polaron and driven-dissipative condensates.

Free Research Field

数理物理、物性基礎

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

１成分凝縮体を用いたこれまでの解析では、ゼロモード量子揺らぎは粒子数を極端に小さくすることでしか観測はできないと結論付けられていた。一方、２成分系では現実的な状況でゼロモード量子揺らぎが観測できる可能性がある。今後、ゼロモード量子揺らぎが物理量に効く領域があることが実験的に確認されれば、今まで正当な理由なく無視されてきたゼロモードを理論に組み込む必要が出てくるだろう。また、アルファ凝縮系の研究では、１６OのHoyle様状態においてアルファ凝縮が実現している可能性を示唆する結果を導いた。Hoyle状態でアルファ凝縮が実現されているか否かは未解決であり、本研究はアルファ凝縮側の一つの論拠となる。