2016 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical and numerical studies of quantum turbulence
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26400366
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
坪田 誠 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10197759)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子乱流 / 量子渦 / 超流動ヘリウム / 原子気体ボース・アインシュタイン凝縮 / coflow / ボースグラス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低温物理学の主要テーマである量子流体力学および量子乱流を、理論的におよび数値的に研究した。舞台となる系は、超流動ヘリウムおよび原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)である。第１の成果は、超流動ヘリウムのcoflowの研究である。超流動ヘリウムの実験研究で、歴史的に最も研究されてきたのは、超流体と常流体が逆向きに流れる熱対向流である。しかし、近年、それとは別の管内流の研究が進み、その典型が、超流体と常流体が同方向に流れるcoflowである。このcoflowの量子乱流の数値計算を始めて行った。正方形菅を想定し、常流体はポアズイ流であるとし、量子渦の運動を渦糸モデルで調べた。渦は、超流動速度場と常流動速度場が等しくなる円筒状領域に、相互摩擦によって引き込まれるという特異な挙動を示すことが解った。これは非整形物理のアトラクターに相当する。このアトラクターへの引き込みは、温度と流速に強く依存する。第２の成果は、正方格子上の長距離相互作用を持つボース気体の多彩な基底状態である。原子気体BECの多彩な基底状態については、広く研究されているが、ここでは２次元正方格子上でリドベルグ型の長距離相互作用を持つボース原子集団の基底状態を、平均場グロス・ピタエフスクイーモデルを用いて調べた。この系の関心は、正方格子ポテンシャルと長距離相互作用の競合によって生まれる多彩な基底状態である。事実、パラメータに依存して、ボースグラス、超固体、多結晶など様々な状態が現れることがわかった。またそれぞれの状態において、異方的超流動密度テンソルを求めた。これらは、今後実験で観測しうるものである。
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