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2012 Fiscal Year Research-status Report

ボース凝縮体におけるカルマン渦列生成機構の解明

Research Project

Project/Area Number 23540464
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

斎藤 弘樹  電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (60334497)

Keywords超流動 / 量子渦 / ボース・アインシュタイン凝縮体
Research Abstract

カルマン渦列とは、流れる流体中に障害物を置いたとき、その下流に生成される規則的な渦の連なりである。この現象は古くからよく知られており、流体の粘性が渦列の生成に重要な役割を果すことが分かっている。ところが最近、本研究代表者の研究グループによって、粘性を持たない超流動体である気体のボース・アインシュタイン凝縮体においても、カルマン渦列が生成されることが数値的に明らかにされた。しかしながら、その生成機構や詳しい生成条件は明らかになっていない。本研究では、粘性を持たない超流動体においてカルマン渦列が生成される物理的機構を解明し、量子流体における流体不安定性の理解を深めることを目的としている。
今年度の研究では、新しい物理系へ研究を展開することにより、新たな知見が得られた。本研究では当初、超流動体として気体のボース・アインシュタイン凝縮体を想定していたが、近年急速に研究が進展している、半導体共振器中の励起子ポラリトン超流動体を本研究の新たな物理系に設定し、カルマン渦列をはじめとした量子渦に関する研究を行った。その結果、励起子ポラリトン超流動体においてもカルマン渦列によく似た渦列形成が見られることが数値的に明らかになった。このことはまったく自明ではない。気体のボース・アインシュタイン凝縮体と励起子ポラリトン超流動体の間の大きな違いは、前者が熱平衡状態にあるのに対して、後者はポンプと散逸が釣り合った非平衡定常状態にあることである。励起子ポラリトン超流動体でも渦列生成が可能であることを示したことで、実験的提案の範囲が広がり、超流動体におけるカルマン渦列生成の実現可能性が高まった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の研究目的である、超流動体における渦列生成の機構を数学的に解明することに対しては完全に達成できたとは言えないが、渦列生成に対する理解は着実に深まっている。それに加えて、励起子ポラリトン超流動体という新しい物理系にも研究範囲を広げることで、より広い視点から現象をとらえることができている。

Strategy for Future Research Activity

気体のボース・アインシュタイン凝縮体に加えて、励起子ポラリトン超流動体にも視野を広げ、二つの物理系に対して、並行して研究を進める。気体のボース・アインシュタイン凝縮体に関しては、引き続き、渦列生成に関する研究を行う。励起子ポラリトン超流動体に関しては、主に散逸系特有の渦現象を探求したい。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

該当なし

  • Research Products

    (6 results)

All 2013 2012

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Order-disorder oscillations in exciton-polariton superfluids2013

    • Author(s)
      Hiroki Saito, Tomohiko Aioi, and Tsuyoshi Kadokura
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett

      Volume: 110 Pages: 026401(5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.110.026401

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Control and detection of the Larmor precession of F=2 87Rb Bose-Einstein condensates by Ramsey interferometry and spin echo2013

    • Author(s)
      Yujiro Eto, Sawako Sekine, Sho Hasegawa, Mark Sadgrove, Hiroki Saito, and Takuya Hirano
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 6 Pages: 052801(4)

    • DOI

      10.7567/APEX.6.052801

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Benard-von Karman vortex street in an exciton-polariton superfluid2012

    • Author(s)
      Hiroki Saito, Tomohiko Aioi, and Tsuyoshi Kadokura
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 86 Pages: 014504/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.014504

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 励起子ポラリトン超流動体におけるカルマン渦列2013

    • Author(s)
      相生智彦, 門倉強,斎藤弘樹
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      20130326-20130329
  • [Presentation] 2成分BEC界面における量子渦対の透過2012

    • Author(s)
      相生智彦, 門倉強,斎藤弘樹
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] Hydrodyanmic instabilities and vortex streets in superfluids2012

    • Author(s)
      Hiroki Saito
    • Organizer
      IUTAM Symposium "Understanding common aspects of extreme events in fluids"
    • Place of Presentation
      University College Dublin, Ireland
    • Year and Date
      20120702-20120706
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

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