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2015 Fiscal Year Annual Research Report

乱れのある一次元量子流体の量子相転移と非平衡動力学

Research Project

Project/Area Number 25800228
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

段下 一平  京都大学, 基礎物理学研究所, 助教 (90586950)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords冷却気体 / 光格子 / 量子相転移 / Higgsモード / Fano効果
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、極低温の量子気体の量子相転移現象と超流動トランスポートに対する不純物ポテンシャルの効果を明らかにすることを目的としている。前年度までの研究では、超流動秩序変数が非相対論的である非線形Schroedinger方程式に従う場合を主として調べた。今年度の研究では、より非凡な例として、超流動体が相対論的である場合の不純物効果に関して新奇な結果を得た。
超流動Bose気体を光格子中に閉じ込めてMott転移近傍まで格子を深くすると、系が粒子・正孔対称性を獲得してその結果として超流動秩序変数が相対論的な非線形Klein-Gordon方程式に従う。この相対論的な超流動体では、秩序変数の位相揺らぎに対応するギャップレスのNambu-Goldstone (NG) モードに加えて、振幅揺らぎに対応するギャップフルのHiggsモードが存在する。このHiggsモードは、素粒子としてのHiggs粒子と数学的な構造が非常に類似しているため、Higgsの名を冠して呼ばれる。素粒子物理での2012年の発見に刺激を受けて、近年凝縮系物理学でもHiggsモードの研究が盛んになっている。光格子中のボース気体系においてもHiggsモードを観測しようと試みる実験が行われている。
応募者は、Higgsモードに対するポテンシャル障壁の効果を考え、粒子・正孔対称性を破らない障壁がある場合に、Higgsモードの束縛状態という新奇な素励起を見出した。このHiggs束縛状態は障壁の周りに局在し、バルクのHiggsギャップΔよりも低い束縛エネルギーを持つという点で、遍歴状態である従来のHiggsモードとは全く異なる。このHiggs束縛状態の存在に起因する劇的な効果として、粒子・正孔対称性を破る障壁がある場合には、Higgs束縛状態を介したNGモードの Fano共鳴トンネル現象が起こることを示した。

  • Research Products

    (23 results)

All 2016 2015

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Damping of the Higgs and Nambu-Goldstone modes of superfluid Bose gases at finite temperatures2016

    • Author(s)
      Kazuma Nagao, Ippei Danshita
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2016 Pages: 未確定

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Topological and dynamical properties of a generalized cluster model in one dimension2016

    • Author(s)
      Takumi Ohta, Shu Tanaka, Ippei Danshita, Keisuke Totsuka
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 93 Pages: 165423

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.93.165423

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Magnetization process of spin-1/2 Heisenberg antiferromagnets on a layered triangular lattice2016

    • Author(s)
      Daisuke Yamamoto, Giacomo Marmorini, Ippei Danshita
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 85 Pages: 024706

    • DOI

      10.7566/JPSJ.85.024706

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fano resonance through Higgs bound states in tunneling of Nambu-Goldstone modes2015

    • Author(s)
      Takeru Nakayama, Ippei Danshita, Tetsuro Nikuni, Shunji Tsuchiya
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 92 Pages: 043610

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.92.043610

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Phase diagram and sweep dynamics of a one-dimensional generalized cluster model2015

    • Author(s)
      Takumi Ohta, Shu Tanaka, Ippei Danshita, Keisuke Totsuka
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 84 Pages: 063001

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.063001

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 光学格子中のボース混合気体におけるカイラル超流動相の集団励起2016

    • Author(s)
      高橋淳一、段下一平
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市泉区東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] 粒子・正孔対称性が僅かに破れた超流動体の集団励起を記述する場の量子論の定式化2016

    • Author(s)
      段下一平、中山健、二国徹郎、土屋俊二
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市泉区東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] Fano resonance between Nambu-Goldstone modes and Higgs bound states in a superfluid2015

    • Author(s)
      Ippei Danshita, Takeru Nakayama, Tetsuro Nikuni, Shunji Tsuchiya
    • Organizer
      Ugo Fano Gold Medal & Ugo Fano Symposium
    • Place of Presentation
      CNR, Rome, Italy
    • Year and Date
      2015-12-16 – 2015-12-19
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 光格子中の強相関超流動 Bose 気体: Higgs 束縛状態と重い孤立波2015

    • Author(s)
      段下一平
    • Organizer
      第4回関西若手物性研究会
    • Place of Presentation
      大阪府豊中市大阪大学
    • Year and Date
      2015-10-17 – 2015-10-17
    • Invited
  • [Presentation] Interaction between the Nambu-Goldstone and Higgs modes of superfluid Bose gases in optical lattices2015

    • Author(s)
      Kazuma Nagao, Ippei Danshita
    • Organizer
      Okinawa School in Physics: Coherent Quantum Dynamics
    • Place of Presentation
      Okinawa Institute of Science and Technology
    • Year and Date
      2015-09-20 – 2015-09-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bound states of Higgs modes in a relativistic superfluid2015

    • Author(s)
      Ippei Danshita
    • Organizer
      12th US-Japan Seminar: Many body quantum systems from quantum gases to metrology and information processing
    • Place of Presentation
      Monona Terrace, Madison, Wisconsin, USA
    • Year and Date
      2015-09-20 – 2015-09-24
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Finite-temperature effects on damping of the Nambu-Goldstone and Higgs modes of superfluid Bose gases in optical lattices2015

    • Author(s)
      Kazuma Nagao, Ippei Danshita
    • Organizer
      FINESS-2015: Finite-Temperatue Non-Equilibrium Superfluid Systems
    • Place of Presentation
      Hotel Haffner, Sopot, Poland
    • Year and Date
      2015-09-14 – 2015-09-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Higgs bound states of superfluid Bose gases in optical lattices2015

    • Author(s)
      Ippei Danshita, Takeru Nakayama, Tetsuro Nikuni, Shunji Tsuchiya
    • Organizer
      Bose-Einstein Condensation 2015 - Frontiers in Quantum Gases
    • Place of Presentation
      Hotel Eden Roc, Sant Feliu de Guixols, Spain
    • Year and Date
      2015-09-05 – 2015-09-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒッグス束縛状態を介する南部ゴールドストーンモードのファノ共鳴2015

    • Author(s)
      土屋俊二、中山健、二国徹郎、段下一平
    • Organizer
      熱場の量子論とその応用
    • Place of Presentation
      京都府京都市左京区京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2015-08-31 – 2015-09-02
  • [Presentation] 超流動Bose原子気体のNambu-GoldstoneモードとHiggsモードの減衰に対する有限温度の効果2015

    • Author(s)
      長尾一馬、段下一平
    • Organizer
      熱場の量子論とその応用
    • Place of Presentation
      京都府京都市左京区京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2015-08-31 – 2015-09-02
  • [Presentation] 一次元超流動体の量子位相滑り2015

    • Author(s)
      段下一平
    • Organizer
      密度行列繰り込み群法における最近の展開
    • Place of Presentation
      兵庫県神戸市中央区理化学研究所計算科学研究機構
    • Year and Date
      2015-08-25 – 2015-08-26
    • Invited
  • [Presentation] Superfluid Bose-Bose mixtures obeying a nonlinear Schroedinger equation with cubic and quintic nonlinearities2015

    • Author(s)
      Ippei Danshita, Daisuke Yamamoto, Yasuyuki Kato
    • Organizer
      24th Annual International Laser Physics Workshop
    • Place of Presentation
      Courtyard by Marriott Hotel Shanghai Pudong, Shanghai, China
    • Year and Date
      2015-08-21 – 2015-08-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of potential barriers on collective modes of strongly correlated superfluid Bose gases in optical lattices2015

    • Author(s)
      Ippei Danshita, Takeru Nakayama, Tetsuro Nikuni, Shunji Tsuchiya
    • Organizer
      24th Annual International Laser Physics Workshop
    • Place of Presentation
      Courtyard by Marriott Hotel Shanghai Pudong, Shanghai, China
    • Year and Date
      2015-08-21 – 2015-08-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Damping of the Nambu-Goldstone and Higgs Modes of Superfluid Bose Gases in Optical Lattices2015

    • Author(s)
      Kazuma Nagao, Ippei Danshita
    • Organizer
      24th Annual International Laser Physics Workshop
    • Place of Presentation
      Courtyard by Marriott Hotel Shanghai Pudong, Shanghai, China
    • Year and Date
      2015-08-21 – 2015-08-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超流動体が従う運動方程式を光格子でデザインする2015

    • Author(s)
      段下一平
    • Organizer
      量子制御技術の発展により拓かれる量子情報の新時代
    • Place of Presentation
      京都府京都市左京区京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2015-07-13 – 2015-07-16
  • [Presentation] New results for triangular-lattice quantum antiferromagnets in a magnetic field2015

    • Author(s)
      Giacomo Marmorini, Daisuke Yamamoto, Ippei Danshita
    • Organizer
      20th International Conference on Magnetism
    • Place of Presentation
      Palau de Congressos de Catalunya, Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High-Field Quantum Phase Transition Induced by Weak Three Dimensionality in Triangular-Lattice Antiferromagnets2015

    • Author(s)
      Daisuke Yamamoto, Giacomo Marmorini, Ippei Danshita
    • Organizer
      20th International Conference on Magnetism
    • Place of Presentation
      Palau de Congressos de Catalunya, Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Higgs bound states and heavy solitons of Bose gases in optical lattices2015

    • Author(s)
      Ippei Danshita
    • Organizer
      Frontiers in Quantum Simulation with Cold Atoms, Week 4
    • Place of Presentation
      INT University of Washington, Seattle, Washington, USA
    • Year and Date
      2015-04-13 – 2015-04-17
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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