2021 Fiscal Year Annual Research Report
冷却リュードベリ原子を用いて解き明かす非平衡強相関系におけるクラスター形成
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21J22452
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
河村 泰良 慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | フェルミ原子気体 / 非平衡系 / 非平衡定常状態 / 非平衡グリーン関数法 / 輸送方程式 / FFLO状態 / 双安定性 / 安定性解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化学ポテンシャルの異なる2つの熱浴と接続された非平衡開放フェルミ粒子系の性質を調べた。熱浴間の化学ポテンシャル勾配による粒子・エネルギーの流出入により、注目するフェルミ粒子系では熱平衡系におけるフェルミ分布とは異なった非平衡分布が実現する。この非平衡分布が注目系の物性にどのように影響するか、特にフェルミ粒子間に引力相互作用が働く場合を考えた。
その結果、非平衡分布が実行的にフェルミ面を分裂させる効果を持っており、熱平衡系では見られない複数のエキゾチックなフェルミ超流動を非平衡定常状態として引き起こしうることを明らかにした。さらに、この非平衡超流動状態の対波動関数を解析することで、これらの非平衡フェルミ超流動状態が、有限の重心運動量を持ったクーパー対を伴ういわゆるFFLOタイプの超流動状態や、一様なギャップレス超流動状態として知られるSarma状態に類似した超流動状態であることを明らかにした。
また、これらの非平衡エキゾチック超流動状態(非平衡FFLO状態、非平衡Sarma状態)の安定性解析も行なった。本研究が対象とする非平衡系では、熱平衡系のような熱力学に基づく安定性の議論はできない。そこで、非平衡開放フェルミ粒子系における時間発展方程式を非平衡グリーン関数法を用いて導出し、定常解周りの揺らぎの時間発展をシミュレーションすることで非平衡定常状態の安定性を判定した。その結果、非平衡Sarma状態は不安定な定常状態であるが、非平衡FFLO状態は安定な定常状態であることが明らかになった。
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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
本研究では非平衡開放系におけるクラスター形成(対形成)現象、特に熱平衡系では起こり得ないエキゾチックなクラスター形成を見出すことを1つの目標としている。そのため、具体的な非平衡開放系のモデルにおいて、FFLOタイプのクーパー対が形成されることを明らかにできたことは、本研究にとって大きな進展であると言える。このことから、研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究で開発した非平衡開放フェルミ粒子系における非平衡超流動状態を扱う理論は、粒子間の相互作用を平均場近似の範囲で取り扱っている。今後は、これらの理論を粒子間相互作用を平均場近似を超えて扱える理論へと拡張していく。これにより、非平衡効果と強相関効果が融合することで実現する新奇クラスター形成現象の探索が可能となる。
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Research Products
(5 results)
