Supersolid phases of ultracold atomic gas with dipole-dipole interactions

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03422
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: Yabu Hiroyuki 立命館大学, 理工学部, 教授 (60202371)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮川 貴彦 愛知教育大学, 教育学部, 教授 (70439925) ; 仲野 英司 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (70582477)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 原子気体 / 双極子相互作用 / ボース・アインシュタイン凝縮 / フェルミ縮退 / 超固体 / ポーラロン

Outline of Final Research Achievements

We make theoretical studies on the supersolid state, a new phase of ultracold atomic gas of dipolar atoms,　for its realization in the bose-fermi mixture. The supesolid is the state that is realized where the instability of the dipole interaction is balance with the quantum fluctuations.Specially, in the present studies, we take a coherent properties of supersolids using Josephson oscillation, collective excitation modes of dipolar atomic gas, polaron properties of dipolar atomic gas, and made theory construction, computer programs for numerical calculations, and the analysis of the results. As the results of the research, we clarified some unknown properties of the dipolar atomic gas, and gave the fundamental steps for future.The major results of the present research has been published.

Free Research Field

理論物理学（多粒子系量子力学）

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

冷却ボース・フェルミ混合気体を含む冷却原子気体の理論的実験的研究においては、これまで弱相関の場合の現象の解明が中心であったが、本研究では、より強い相関が存在する場合に理論的研究を行ない、双極子相互作用する原子を含む原子気体の不安定化混合原子気体と新しい相である超固体相および原子気体ポーラロンの系に対して、そのコヒーレンス性などの新しい見地から、その性質を明らかにした。これにより量子多体系理論の新たな知見を示したことが本研究の学術的意義である。現在、これらの系の実験的研究が進みつつあり、冷却原子系の新たな研究の出発点となりうるという意義も存在する。