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スピノール・ボース・アインシュタイン凝縮体におけるスピン乱流の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 14J02524
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関大阪市立大学

研究代表者

藤本 和也  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード量子エレクトロニクス / 冷却原子気体 / 乱流 / ボース・アインシュタイン凝縮体 / 超流動
研究実績の概要

本年度は,1. 1成分Bose-Eisntein凝縮体(BEC)におけるBogoliubov波乱流,2. 強磁性スピノールBECにおけるスピン波乱流,3. 超流動4Heにおける非一様量子乱流に関連する研究を行った.以下、それぞれの研究実績について記載する。

1. 1成分Bose-Eisntein凝縮体におけるBogoliubov波乱流--本研究はスピン自由度を持たない1成分BECにおける弱波動乱流の性質を解析・数値的に調べた.この乱流はBogoliubov波と呼ばれる素励起が弱く相互作用している波が支配的な乱流である.我々は1成分Gross-Pitaevskii(GP)方程式と弱波動乱流理論を用いて,巨視的波動関数,密度分布の相関関数,Bogoliubov波の波数分布に特徴的な-7/2,-3/2,-5/2乗則が現れうることを解析的に示し,また数値的にもそれらを確認した.加えて,実験観測についても議論を行った.
2. 強磁性スピノールBECにおけるスピン波乱流--本研究は,スピン1の自由度を持つ強磁性スピノールBECにおける弱波動乱流研究である.研究1とは異なり,このシステムではスピン波が支配的なスピン波乱流が実現する.我々は,スピン1スピノールGP方程式を解析・数値的に解くことで,スピン波乱流の性質を研究した.その結果,横方向のスピン相関関数にダイレクトカスケードとインバースカスケードに対応する-7/3乗則と-5/3乗則を見出した.しかし,実験観測については,十分に議論ができておらず,今後の課題として残った.
3. 超流動4Heにおける非一様量子乱流--本研究は,超流動4Heにおける非一様量子乱流の性質を調べた.考える状況は,有限温度の系で平行平板間において常流動体のみに印加速度場が与えられているシステムである.このとき,常流動体と平行平板による境界条件により,超流動体において非一様な量子乱流が実現する.我々は量子渦糸モデルの数値計算を行い,流れ方向の平均速度場に対数型の空間依存性が現れることを明らかにした.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Direct and inverse cascades of spin-wave turbulence in spin-1 ferromagnetic spinor Bose-Einstein condensates2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 93 号: 3 ページ: 033620-033620

    • DOI

      10.1103/physreva.93.033620

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bogoliubov-wave turbulence in Bose-Einstein condensates2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 91 号: 5

    • DOI

      10.1103/physreva.91.053620

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Logarithmic velocity profile of quantum turbulence of superfluid 4He2015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yui, Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 号: 22

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.224513

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin-superflow turbulence in spin-1 ferromagnetic spinor Bose-Einstein condensates2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Fujimoto and Makoto Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 90 号: 1

    • DOI

      10.1103/physreva.90.013629

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 強磁性スピノールBECのスピン波乱流におけるダイレクト・インバースカスケード2016

    • 著者名/発表者名
      藤本和也、坪田誠
    • 学会等名
      物性研短期研究会「量子乱流と古典乱流の邂逅」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所 千葉県柏市 柏の葉
    • 年月日
      2016-01-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超流動4Heの非一様量子乱流:渦糸の統計則と対数型速度分布則2016

    • 著者名/発表者名
      湯井悟志、藤本和也、坪田誠
    • 学会等名
      物性研短期研究会「量子乱流と古典乱流の邂逅」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所 千葉県柏市 柏の葉
    • 年月日
      2016-01-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性スピノールBECにおけるスピン波乱流2015

    • 著者名/発表者名
      藤本和也、坪田誠
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス 大阪府吹田市山手町
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 量子乱流の壁法則:超流動速度場の対数型分布則2015

    • 著者名/発表者名
      湯井悟志、藤本和也、坪田誠
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス 大阪府吹田市山手町
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Weak Wave Turbulence in Atomic Bose-Einstein Condensates2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Fujimoto and Makoto Tsubota
    • 学会等名
      24th Annual International Laser Physics Workshop
    • 発表場所
      中国 上海
    • 年月日
      2015-08-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bogoliubov wave turbulence in atomic Bose-Einstein condensates2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Fujimoto and Makoto Tsubota
    • 学会等名
      QFS2015: International Conference on Quantum Fluids and Solids
    • 発表場所
      アメリカ ニューヨーク バッファロー
    • 年月日
      2015-08-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子気体Bose-Einstein凝縮体におけるBogoliubov波乱流2015

    • 著者名/発表者名
      藤本和也、坪田誠
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学 早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性スピノールBECの乱流における相関関数の振る舞い2014

    • 著者名/発表者名
      藤本和也、坪田誠
    • 学会等名
      「揺らぎと構造の協奏」冷却原子研究会
    • 発表場所
      学習院大学 目白キャンパス(東京都豊島区)
    • 年月日
      2014-11-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Distribution of spin vortex in turbulence of ferromagnetic spin-1 spinor Bose-Einstein condensate2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • 学会等名
      Laser Science 2014
    • 発表場所
      アメリカ アリゾナ
    • 年月日
      2014-10-19 – 2014-10-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スピン1強磁性スピノールBose-Einstein凝縮体で実現するスピン-超流動乱流におけるエネルギースペクトル2014

    • 著者名/発表者名
      藤本和也、坪田誠
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      中部大学 春日井キャンパス(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spin-superflow Turbulence in spinor Bose-Einstein condensates2014

    • 著者名/発表者名
      Makoto Tsubota and Kazuya Fujimoto
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      アルゼンチン ブエノスアイレス
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Correlation of superfluid velocity in spin-superflow turbulence for ferromagnetic spin-1 spinor Bose-Einstein condensate2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • 学会等名
      23rd Annual International Laser Physics Workshop
    • 発表場所
      ブルガリア ソフィア
    • 年月日
      2014-07-14 – 2014-07-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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