| 研究課題/領域番号 |
16540357
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
熊倉 光孝 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30324601)
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| 研究分担者 |
高橋 義朗 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (40226907)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2005年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2004年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
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| キーワード | 量子渦 / 量子縮退状態 / Bose-Einstein凝縮 / 超流動 / レーザー冷却 / 光双極子力 / 極低温原子気体 / トラップ / BEC / 磁気トラップ / ボース・アインシュタイン凝縮 / 光トラップ / 重力 |
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| 研究概要 |
希薄原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)に対して磁場やレーザー場を利用した運動操作を行って、高次量子渦のダイナミクスなど、新たな量子現象の実験研究を推進した。その結果、磁気トラップ中に生成・捕捉した^<87>Rb原子(^2S_<1/2> F=2,m=2)のBECでは始めて、トラップ磁場を反転するトポロジカルな方法により循環量子数4を持つ高次量子渦の生成に成功した。Rb原子は比較的重いため重力が生成過程に大きく影響して渦生成が不安定であることが判明したが、レーザーによる光双極子力を利用した重力補償法を新たに開発し、渦生成の安定化を実現した。
安定生成が可能となったこの高次量子渦について、崩壊ダイナミクスの観測を試みた。渦が観測方向に対して傾斜したり、分裂して絡み合っている場合にも対応するため、BECを断層撮影する量子渦観測法を適用し、また、新たに光双極子力トラップをBECに導入することで渦生成後のBECの形状変化を抑え、渦のサイズ拡大の抑制や断層撮影のS/N改善などを実現した結果、高次量子渦の分裂後の姿と考えられるBEC原子数密度における直線状の窪みを観測することにも成功した。
この観測結果は、2回対称の摂動で誘起されると理論的に予想されていた崩壊モードに対応し、循環量子数1の量子渦が4つ直線的に並んだものと考えられる。本実験で選択的にこの崩壊モードが引き起こされる原因についても理論的な考察を行った結果、量子渦がBEC中心から僅かに外れて存在する場合、渦が感じる対称性は2回対称となり、この崩壊モードへの不安定性が大きく成長するためであることが明らかになった。
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