2021 Fiscal Year Annual Research Report
時間反転ダイナミクスを利用した多体系のスペクトロスコピー
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21J10575
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
今井 渉平 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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2021-04-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 高次高調波発生 / 強相関電子系 / 超高速現象 / 光駆動ダイナミクス / アト秒科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は、厳密解の存在する強相関電子模型を用いて、光駆動ダイナミクスにより生じる光パルスと多体系準粒子のエネルギー分散関係の対応関係の解析を行い、以下の成果が得られた。
第一に、相関のないバンド絶縁体の一般的な理論模型を用いて、光駆動後に現れる光パルスがエコー現象として記述できることを解析的に導出した。このような光駆動ダイナミクスによって発生する光パルスは、近年発展の目覚ましい固体の高次高調波発生と関連するものであり、その基礎理論を構築することができた。
第二に、典型的な強相関系であるMott絶縁体を対象とし、一次元Hubbard模型の実時間ダイナミクスを数値的に解析した。光駆動後に現れるエコー光パルスのエネルギーと多体準粒子であるダブロン-ホロン対のエネルギー分散関係が一致することを明らかにした。さらに実験による検証の際にボトルネックになると考えられる準粒子の寿命の影響を調べるため、長距離Coulomb相互作用を取り入れた拡張Hubbard模型の解析を実施し、強いCoulomb散乱の下でもエコー信号が現れうることを数値的に解明した。
第三に、多体効果によってはじめて現れる自発的対称性の破れを起こした電荷秩序絶縁体について同様の解析を行った。この電子物性を記述する低エネルギー有効模型として一次元横磁場Ising模型の解析を行い、固有の準粒子であるキンク-アンチキンク対のエネルギー分散関係をエコー信号から抽出できることを明らかにした。この際に自発的対称性の破れを反映して、秩序変数が電磁場との結合定数に現れることを見出した。
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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
上記成果は国内外の学術会議で発表を行っており、論文を投稿中である。本年度の研究により、時間反転光パルスを用いた強相関電子系におけるエネルギー分散関係の測定法に関する基礎理論を構築できた。おおむね当初の計画通りの進行といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、実際の物質モデルを対象とした、光駆動ダイナミクスによる励起構造解析を行う。一部計算データは取得済みであり、強電場によるエネルギー変調を観測している。これらの物理起源の解明を通して、実験的に検証が可能な理論モデルの構築を目指す。
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Research Products
(4 results)
