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超流動ヘリウムおよび中性原子気体ボース凝縮系における量子渦の物理

研究課題

研究課題/領域番号 15340122
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関大阪市立大学

研究代表者

坪田 誠  大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10197759)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
16,000千円 (直接経費: 16,000千円)
2005年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
2004年度: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円)
2003年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
キーワード超流動ヘリウム / ボース・アインシュタイン凝縮 / 量子渦 / 量子流体力学 / 中性原始気体 / 乱流 / 超流動乱流 / コルモゴロフ則 / ボースアインシュタイン凝縮 / 中性原子気体 / ボース凝縮 / 渦タングル / 渦格子
研究概要

量子渦はボース凝縮系に特有な位相欠陥である.その物理に関し,近年,超流動ヘリウム、および中性原子気体ボース・アインシュタイン凝縮系において著しい発展が見られている.それぞれの系において,得られた成果を列挙する。
超流動ヘリウム
(1)超低温超流動3Heにおいて,速度に依存しない超流動乱流への遷移を発見した.(2)超流動乱流のエネルギースペクトルが,古典乱流の最も重要な統計則であるコルモゴロフ則を満たすことを見いだした.(3)極低温度域における乱流及び渦の減衰過程として,ケルビン波カスケード過程が起こることを発見した.(4)回転する容器中の超流動乱流を調べ,回転軸方向に分極した乱流状態が生じることを示した.
中性原子気体ボース凝縮系
(1)回転する2成分ボース凝縮体において,回転振動数と成分間相互作用に依存して特異な渦格子構造が出現することを見いだした.(2)回転するボース凝縮体の渦格子形成の3次元ダイナミクスを明らかにした.(3)軸方向に長い軸対称ポテンシャルに閉じ込められた2成分ボース凝縮体の多重ドメイン形成の機構を明らかにした.(4)2成分ボース凝縮系の4重極振動とシザース・モードの非線形結合のダイナミクスを調べた。(5)回転する2成分ボース凝縮体のスピンテクスチャーについて調べた.(6)ボース凝縮体とノーマルなフェルミ粒子からなる系において、回転振動数および成分間相互作用に依存した基底状態を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (23件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Vortex Multiplication in Applied Flow: A Precursor to Superfluid Turbulence2006

    • 著者名/発表者名
      A.P.Finne, V.B.Eltsov, G.Eska, R.Hanninen, J.Kopu, E.V.Thuneberg, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Vortex multiplication in applied flow : a precursor to superfluid turbulence2006

    • 著者名/発表者名
      P.Finne, V.B.Eltsov, G.Eska, R.Hanninen, J.Kopu, E.V.Thuneberg, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phase separation of a fast rotating Boson-Fermion mixture in the lowest-Landau-level regime2006

    • 著者名/発表者名
      R.Kanamoto, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Vortex Multiplication in Applied Flow : A Precursor to Superfluid Turbulence2006

    • 著者名/発表者名
      A.P.Finne, V.B.Eltsov, G.Eska, R.Hanninen, J.Kopu, E.V.Thuneberg, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 96

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Vortices in Multicomponent Bose-Einstein Condensates2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Physics B 19

      ページ: 1835-1904

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Spin textures in rotating two-component Bose-Einstein condensates2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review A 71

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Three-dimensional dynamics of vortex-lattice formation in Bose-Einstein densates2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Machida, N.Sasa, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review A 71

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Kolmogorov Spectrum of Quantum Turbulence2005

    • 著者名/発表者名
      M.Kobayashi, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 74

      ページ: 3248-3258

    • NAID

      110002975247

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamics of Quantized Vortices in Superfluid Helium and Rotating Bose-Einstein Condensates2005

    • 著者名/発表者名
      M.Tsubota, K.Kasamatsu
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 138

      ページ: 471-480

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Kolmogorov spectrum of superfluid turbulence : Numerical analysis of the Gross-Pitaevskii equation with a small-scale dissipation2005

    • 著者名/発表者名
      M.Kobayashi, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 94

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Three-dimensional dynamics of vortex-lattice formation in Bose-Einstein condensates2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Machida, N.Sasa, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review A 71

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Kolmogorov spectrum of superfluid turbulence : Numerical analysis of the Gross-Pitaevskii equation with a small scale dissipation2005

    • 著者名/発表者名
      M.Kobayashi, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 94

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Multiple domain formation induced by modulation instability in two-component Bose-Einstein condensates2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 93

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Vortex molecules in coherently coupled two-component Bose-Einstein condensates2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 93

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Instability of vortex array and transitions to turbulence IO rotating helium II2004

    • 著者名/発表者名
      M.Tsubota, C.F.Barenghi, T.Araki, A.Mitani
    • 雑誌名

      Physical Review B 69

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Quadrupole and scissor modes and nonlinear mode coupling in trapped two-component Bose-Einstein condensates2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review A 69

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamics of quantized vortices in a rotating cylindrical vessel2004

    • 著者名/発表者名
      M.Tsubota, A.Mitani
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 136

      ページ: 295-308

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Multiple domain formation induced by modulation instability in two-component Bose-Einstein condensates2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 93

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Vortex molecules in coherently coupled two-component Bose-Einstein condensates2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 93

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] An intrinsic velocity-independent, criterion for superfluid turbulence2003

    • 著者名/発表者名
      A.P.Finne, T.Araki, B.Blaauwgeers, V.B.Eltsov, N.B.Kopnin, M.Krusius, L.Skrbek, M.Tsubota, G.E.Volovik
    • 雑誌名

      Nature 424

      ページ: 1022-1025

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Rotating superfluid turbulence2003

    • 著者名/発表者名
      M.Tsubota, T.Araki, C.F.Barenghi
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 90

    • NAID

      110002222087

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Kelvin-wave cascade on a vortex in superfluid 4He at a very low temperature2003

    • 著者名/発表者名
      W.F.Vinen, M.Tsubota, A.Mitani
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 91

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Vortex phase diagram in rotating two-component Bose-Einstein condensates2003

    • 著者名/発表者名
      K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 91

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.P.Finne, M.Tsubota et al.: "An intrinsic velocity-independent criterion for superfluid trubuelnece"Nature. 424. 1022-1025 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] W.F.Vinen, M.Tsubota, A.Mitani: "Kelvin-wave cascade on a vortex in superfluid 4He at a very low temperature"Physical Review Letters. 91. 135301(1)-135301(4) (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda: "Vortex phase diagram in rotating two-component Bose-Einstein condensate"Physical Review Letters. 91. 150406(1)-150406(4) (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Tsubota, T.Araki, C.F.Barenghi: "Rotating superfluid turbulence"Physical Review Letters. 90. 205301(1)-205301(4) (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda: "Nonlinear dynamics of vortex lattice formation in a rotating Bose-Einstein condensate"Physical Review A. 67. 033610(1)-033610(14) (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 坪田 誠: "回転するボース凝縮体のダイナミクス"固体物理. 38. 325-331 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2020-05-15  

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