2014 Fiscal Year Research-status Report
光格子中の冷却原子気体における新奇超流動現象の研究
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25400419
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
二国 徹郎 東京理科大学, 理学部, 准教授 (50360160)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 冷却原子気体 / 光格子 / 量子相転移 / 超流動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1, 光格子中のBose原子気体におけるHiggs束縛状態と南部-Goldstoneモードの非対称共鳴トンネル現象：光格子中の超流動ボース気体の集団励起に対するポテンシャル障壁の効果を調べた。整数充填率の超流動-Mott絶縁体転移近傍において、Bose-Hubbard模型から微視的に導かれるGintzburg-Landau(GL)方程式を用いて超流動秩序変数の集団モードを解析した。ポテンシャル障壁が無い一様系においては、ギャップレスの南部-Goldstone（NG）モードほほかに有限のエネルギーギャップを持つHiggsモードが存在することが知られている。本研究ではポテンシャル障壁が系の励起に与える影響を調べた。その結果、障壁近傍に局在したHiggsモードの束縛状態（Higgs束縛状態）が現れることを明らかにした。また、障壁にNGモードを照射した場合のトンネル問題を考えた。その結果、NGモードとHiggs束縛状態の結合によりNGモードのトンネル確率が非対称な共鳴ピークを示すことを明らかにした。この現象は、ファノ効果として知られている現象と類似している。
2. Fermi超流動気体における粒子ペア放出の理論：BCS-BECクロスオーバー領域におけるFermi原子気体の実験が盛んに行われ、理論的にも広く研究されている。BCS-BECクロスオーバー領域における超流動の性質を理解するためには、その超流動を構成する凝縮原子対が弱く束縛されたクーパー対であるか強く束縛された二原子分子であるかを特定することが重要である。本研究では原子対の性質を調べる手段としてDouble-Photoemission-Spectroscopy（DPE）を提案した。DPEでは光による原子の内部状態遷移を利用して原子対を放出し、その流れ密度（DPE current）を測定する。本研究ではFermi超流動から放出されたDPE currentの表式を導出し、そのエネルギー依存性や角度依存性に凝縮対の性質が強く反映されることを示した。
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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
上述のように光格子中のBose気体およびFermi超流動気体についてそれぞれ研究成果を得ている。これらの成果については学会で発表し、論文として欧文誌に出版した。以上より研究はおおむね順調に進展したと自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 光格子中Bose気体のHiggsモードにおける量子揺らぎの効果： 26年度の研究ではGintzburg-Landau理論を用いた、所謂「古典」近似の範囲内での計算を行った。27年度は量子効果を取り入れた計算を行い、古典近似では考慮されなかった異なるモード間の結合による散逸効果などを取り入れ、より厳密な理論を構築する。
2. 内部自由度を持つ光格子Bose気体の量子相の研究： スピン１の内部自由度を持つBose気体の光格子中の量子相は今までに理論的研究がなされてきたが、磁場中の相図の理解は不十分である。本研究では、拡張Gutzuwiller近似（平均場近似をサイト間の相関を取り入れられるように拡張したもの）を用いて、スピン１Bose原子気体の磁場中相転移を調べ、新奇量子相の探索を行う。
3. 光格子中のFermi超流動原子気体におけるHiggsモード: 近年、Fermi超流動気体にHiggsモード（超流動秩序変数の振幅が振動するモード）が注目を集めている。研究では、時間依存 Bogoliubov-de Genne 方程式、時間依存GL方程式、線形理論等を用いてFermi超流動気体の動的性質を調べ、光格子中の Fermi 超流動気体におけるヒッグスモード の観測可能性について検証する。
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| Causes of Carryover |
最後に使用予定であった論文英文校閲料が残額を予算残高をオーバーしていたため、別の経費で支払いを行った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は少額であるので、消耗品費に充てる。
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