2015 Fiscal Year Annual Research 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, 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 / Bose-Einstein凝縮 / 量子渦格子 / 集団励起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 有限温度におけるBose凝縮気体における量子渦格子生成のダイナミクスを数値シミュレーショにより調べた。凝縮体秩序変数に対するGross-Pitaevskii方程式と熱的に励起された非凝縮体原子に対する運動論方程式（Boltzmann方程式）を連立させて数値的に解くことにより、Bose凝縮気体を回転させると非凝縮成分（常流動成分）が最初に角運動量を持ち、その角運動量が凝縮成分（超流動成分）に受け渡されることにより量子渦が生成されることがわかった。以上のように、量子渦生成において常流動成分が担う役割を明らかにした。
2. トラップポテンシャル中のBose凝縮気体の集団励起モードの実験において近年、四重極モードとシザースモードを同時に励起した際にモード間の非線形結合が示唆される結果が得られた。この結果を理解するために、Gross-Pitaevskii 方程式の数値解析および摂動論の二つのアプローチにより四重極-シザースモード間の非線形結合効果について調べた。その結果として、実験的に観測された非線形結合が確かに起こり得ることが明確に理解できた。
3. 質量、粒子数が異なる二成分Fermi混合系における集団励起の振る舞いを、Boltzmann方程式にモーメント法を適用することによって理論的に調べた。特に、無衝突領域から流体力学領域への移行に伴う音波の振舞の変化に着目した。流体力学領域では、同位相で揺らぐ第一音波は伝搬するが逆位相のスピン波は粒子拡散、熱拡散の効果により著しく減衰する。しかし、量子統計性が顕著な極低温での無衝突領域ではスピンモードの伝搬が可能であることを示した。また、粒子数差があるとスピンモードが流体力学領域でも現れることがわかった。
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