2013 Fiscal Year Annual Research Report
冷却原子気体を用いた量子可積分系の非平衡過程に関する実験的研究
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24654131
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
木下 俊哉 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 准教授 (80452259)
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| Keywords | ボース・アインシュタイン凝縮 / １次元系 / 光格子 / 非平衡 / 可積分系 |
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| Research Abstract |
基盤となるボース凝縮（BEC）した気体が、研究期間途中、光源の故障により生成困難となった。BECはリカバーしたものの、当初の計画が大幅に遅れたことは否めない。H26年度はBEC回復の他、光格子系全体の高速振動、２次元青方離調光格子での擬１次元系の生成と格子間隔可変のアコーディオン格子の構築を行った。まず、圧縮可能な二重双極子トラップ中に原子を誘導し、マルチモードレーザーの欠点を巧みに回避し、約４秒の蒸発冷却で10の6乗個のBEC生成に成功した。全光学的手法では画期的とも言える個数であり、BECの安定供給が可能になった。BEC回復後は、２次元青方離調光格子でアンチドット型格子を生成し、擬似的な１次元系が生成されるかをパラメトリック共鳴により調べた。通常の２次元光格子による１次元系の場合と比べ、低周波数側で共鳴のような現象を観測した。これはアンチドット格子の交差領域の形状を反映し（２次ではなく４次のトラップ）、そこに原子が１次元状に局在しているためであると考えている。また、ピエゾ素子上にのったミラーを駆動し、格子系全体を高速で振動させるシステムを作った。これにより量子渦生成に伴う超流動性崩壊の現象等を観測したが、振動振幅は3kHz、70nm程度が限界であった。現在、5kHz、100nm以上まで高速対応できるようピエゾ＋ミラー系を改良し、今後は１次元系での可積分性を崩すトンネリング制御の実験へと進む予定である。結合１次元系における運動量の再帰現象を観測するには、系の個数を少数に制限する必要がある。そこで２本の青方離調したビームを小さな角度（可変）を付けて交差させ、アコーディオン型光格子を作り、最小10μｍ以下の狭い領域内に１次元系を制限するトラップを新たに作成した。今後はこれら一連の手法を組み合わせ、当初計画していた１次元の非平衡系のダイナミクスの実験を本格化させる予定である。
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