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ボース・アインシュタイン凝縮系における自発的対称性の破れと素励起

Research Project

Project/Area Number 05J00478
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

段下 一平  Waseda University, 理工学術院, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords光格子 / 超流動 / モット絶縁体 / 密度行列繰り込み群法 / 二本脚梯子 / 量子相転移 / ボース・アインシュタイン凝縮 / 素励起 / ランダウ減衰 / ジョセフソン効果 / ボゴリューボフ励起 / 2重井戸型ポテンシャル
Research Abstract

ごく最近、NISTの実験グループによって「二重井戸光格子」という斬新な光格子が実現され注目を集めている。二重井戸光格子とは単位胞が二重井戸ポテンシャルの二次元光格子で、波長の異なる二つの二次元光格子を重ね合わせて作られる。申請者は、その二次元平面と垂直な方向にも独立な周期ポテンシャルがあり、三次元空間で見ると二本脚梯子型ポテンシャルが二次元的に並んでいるとみなすことができることを指摘した。SrCu_2O_3などの銅酸化物やピロリン酸バナジル(VO)_2P_2O_7といった化合物もこのような二本脚梯子型の結晶構造を持つが、二重井戸光格子に閉じ込められているのはBose粒子であるという点でこの系は全く新しい未開拓な系であった。さらに、鎖内(鎖間)ホッピングt_‖(t_⊥)、on-site相互作用U、二重井戸の傾斜λ、サイトあたりの粒子数νといったを自在に調節できるという利点からも、新奇な現象の発見が期待されていた。
申請者は二本脚梯子の場合に焦点をあて、二重井戸光格子中のBose気体における絶対零度での超流動・絶縁体転移を理論的に調べた。Time-evolving block decimation法でBose-Hubbardモデルを数値的に解くことにより超流動・絶縁体転移の相境界を特定し、相境界が二重井戸に特有のパラメータである鎖間ホッピングt_⊥と傾斜λに顕著に依存することを明らかにした。特にν=1の場合に、二重井戸を傾けていくことによって、絶縁体から超流動に転移し、そしてまた絶縁体に戻るというリエントラント相転移が起こるという筋書きを示した。このリエントラント相転移が起こる理由が、λ=Uの点で二重井戸の両サイトに粒子が一つずついる状態と片方のサイトだけに粒子が二ついる状態が共鳴することにより、系が超流動相を指向するためであることを指摘した。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2008 2007 2006 2005

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Landau and Dynamical Instabilities of Bose-Einstein Condensates in a Kronig-Penney Potential2007

    • Author(s)
      I. Danshita and S. Tsuchiya
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics 148

      Pages: 337-343

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comment on "Nonlinear band structure in Bose-Einstein condensates: Nonlinear Schroedinger equation with a Kronig Penney potential"2007

    • Author(s)
      I. Danshita and S. Tsuchiya
    • Journal Title

      Physical Review A 76

      Pages: 17601-17601

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantum phases of bosons in double-well optical lattices2007

    • Author(s)
      I. Danshita, et. al.
    • Journal Title

      Physical Review A 76

      Pages: 43606-43606

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Instability of Bose-Einstein condensates moving in optical lattices2007

    • Author(s)
      K.Iigaya, S.Konabe, I.Danshita, T.Nikuni
    • Journal Title

      Laser Physics 17

      Pages: 215-220

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Stability of Bose-Einstein condensates in a Kronig-Penney potential2007

    • Author(s)
      I.Danshita, S.Tsuchiya
    • Journal Title

      Physical Review A 75

      Pages: 33612-33612

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Landau damping : Instability mechanism of superfluid Bose gases moving in optical lattices2006

    • Author(s)
      K.Iigaya, S.Konabe, I.Danshita, T.Nikuni
    • Journal Title

      Physical Review A 74

      Pages: 53611-53611

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] ボース凝縮系におけるトンネル現象2005

    • Author(s)
      段下一平
    • Journal Title

      物性研究 85-1

      Pages: 95-125

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bogoliubov excitation in a Kronig-Penney potential2005

    • Author(s)
      Ippei Danshita et al.
    • Journal Title

      Physical Review A 72

      Pages: 53611-53611

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Collective excitations of Bose-Einstein condensates in a double-well potential2005

    • Author(s)
      Ippei Danshita et al.
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan Vol.74 No.12

      Pages: 3175-3182

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] 光格子中における一次元ボース気体の減衰運動2008

    • Author(s)
      段下一平、Charles W. Clark
    • Organizer
      日本物理学会第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学、大阪
    • Year and Date
      2008-03-23
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  • [Presentation] Superfluid-to-Mott insulator transition of ultracold bosons in double-well optical lattices2007

    • Author(s)
      I. Danshita, et. al.
    • Organizer
      Bose-Einstein Condensation 2007
    • Place of Presentation
      Sant Feliu, Spain
    • Year and Date
      2007-09-21
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantum phase transition of ultracold bosons in double-well optical lattices2007

    • Author(s)
      I. Danshita, et. al.
    • Organizer
      16th International Laser Physics Workshop
    • Place of Presentation
      Leon, Mexico
    • Year and Date
      2007-08-21
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase diagram of the two-leg Bose-Hubbard model2007

    • Author(s)
      I. Danshita, et. al.
    • Organizer
      38th Annual Meeting of the Division of Atomic, Molecular, and Optical Physics
    • Place of Presentation
      Calgary, Canada
    • Year and Date
      2007-06-07
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2024-03-26  

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