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冷却原子気体における新奇超流動現象の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05504
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関東京理科大学

研究代表者

二国 徹郎  東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 教授 (50360160)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード冷却原子気体 / Bose凝縮 / Fermi超流動 / 集団励起 / 量子渦 / ソリトン / Bose凝縮体 / Fermi超流動体 / Higgsモード / Bose-Fermi混合気体 / 量子ウォーク / Fermi超流動気体 / Bogoliubov-de Genne方程式 / 量子渦格子 / 非線形効果 / 超流動
研究成果の概要

極低温におけるBose超流動体、Fermi超流動気体、Bose-Ferm混合気体のダイナミクスを研究した。具体的には、トラップポテンシャル中のBose凝縮気体の集団振動における非線形効果や、量子渦生成における非凝縮体の効果を明らかにした。二次元Bose超流動体ではダークソリトンの減衰過程を調べた。Fermi超流動体においては、秩序変数の振幅が振動するHiggsモードの励起をBCS-BECクロスオーバーの全領域にわたって調べた。最後に、Bose-Fermi混合気体における集団励起を解析し、量子統計性がもたらす動的性質への効果を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高い制御性を持ち、微視的理論と実験の定量的な比較が可能な冷却原子の研究によって、量子多体系の基礎理論に関する理解が深まることが期待される。また、冷却原子における超流動現象は電気抵抗がゼロとなる超伝導と類似した現象である。超伝導現象を利用した様々な新しい技術が開発されているが、冷却原子気体における超流動ダイナミクスを詳細に理解することにより、新しいタイプの超伝導体の開発や高温超伝導メカニズムの解明につながることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Excitation of Higgs Mode in Superfluid Fermi Gas in BCS?BEC Crossover2019

    • 著者名/発表者名
      Tokimoto Jun, Tsuchiya Shunji, Nikuni Tetsuro
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 2 ページ: 023601-023601

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.023601

    • NAID

      40021809992

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decay of Phase-Imprinted Dark Soliton in Bose-Einstein Condensate at Nonzero Temperature2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ohya、Shohei Watabe、Tetsuro Nikuni
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: - 号: 1-2 ページ: 140-146

    • DOI

      10.1007/s10909-019-02180-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial Search on Sierpinski Carpet Using Quantum Walk2018

    • 著者名/発表者名
      Shu Tamegai, Shohei Watabe, Tetsuro Nikuni
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 8 ページ: 085003-085003

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.085003

    • NAID

      210000134933

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collective Excitations in Bose-Fermi Mixtures2018

    • 著者名/発表者名
      Yoji Asano, Masato Narushima, Shohei Watabe, Tetsuro Nikuni
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: - 号: 1-2 ページ: 133-139

    • DOI

      10.1007/s10909-018-2105-y

    • NAID

      130007648718

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Density and spin modes in imbalanced normal Fermi gases from collisionless to hydrodynamic regime2018

    • 著者名/発表者名
      Narushima Masato、Watabe Shohei、Nikuni Tetsuro
    • 雑誌名

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics

      巻: 51 号: 5 ページ: 055202-055202

    • DOI

      10.1088/1361-6455/aaa594

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高速デシメーションアルゴリズムの開発 ~ スパース2パラメータボルツマンマシンをベンチマーク関数として ~2018

    • 著者名/発表者名
      元木大介、渡部昌平、二国徹郎
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 117 ページ: 91-95

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Higgs Mode in a Trapped Superfluid Fermi Gas2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Tokimoto, Shunji Tsuchiya, Tetsuro Nikuni
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: - 号: 5-6 ページ: 765-768

    • DOI

      10.1007/s10909-017-1766-2

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear mixing of collective modes in harmonically trapped Bose-Einstein condensates2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Mizoguchi, Shohei Watabe, Tetsuro Nikuni
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 95 号: 3 ページ: 033623-033623

    • DOI

      10.1103/physreva.95.033623

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Scaling Hypothesis of Spatial Search on Fractal Lattice Using Quantum Walk2019

    • 著者名/発表者名
      Shohei Watabe, Shu Tamegai, Rei Sato, Tetsuro Nikuni
    • 学会等名
      APS March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 子ウォークを用いたフラクタル格子上の空間探索2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤嶺, 為我井脩, 渡部昌平, 二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 調和トラップ中のBose-Fermi混合気体における集団振動の解析2019

    • 著者名/発表者名
      麻野曜司, 渡部昌平, 二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 双極子ボースハバードモデルの有限温度効果と相図2019

    • 著者名/発表者名
      田村和大, 渡部昌平, 二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Higgs mode in a superfluid Fermi gas in the BCS-BEC crossover2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Tokimoto, Shunji Tsuchiya, Tetsuro Nikuni
    • 学会等名
      49th Annual Meeting of the APS Division of Atomic, Molecular and Optical Physics APS Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Collective Excitations in Bose-Fermi Mixtures2018

    • 著者名/発表者名
      Asano, Masato Narushima, Shohei Watabe, and Tetsuro Nikuni
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Higgs mode in a superfluid Fermi gas in the BCS-BEC crossover2018

    • 著者名/発表者名
      Higgs mode in a superfluid Fermi gas in the BCS-BEC crossover
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速デシメーションアルゴリズムの開発 ~ スパース2パラメータボルツマンマシンをベンチマーク関数として ~2018

    • 著者名/発表者名
      元木大介、渡部昌平、二国徹郎
    • 学会等名
      情報論的学習理論と機械学習 (IBISML) 研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転するBose原子気体の蒸発冷却シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      荒畑恵美子、二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Bose-Fermi混合気体の集団励起2018

    • 著者名/発表者名
      麻野曜司, 飯島祐樹, 成嶌優人, 渡部昌平, 二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限温度における超流動Bose原子気体の量子渦格子形成シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      荒畑恵美子、二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学、豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] BCS-BECクロスオーバーにおける質量及び粒子数Imbalanceの解析2017

    • 著者名/発表者名
      秋山雅治、 渡部昌平、 二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学、豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Fermi超流動気体のBCS-BECクロスオーバーにおける動的密度・スピン応答関数の性質2017

    • 著者名/発表者名
      麻野曜司、武田陸歩、渡部昌平、二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学、豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation of vortex lattices in superfluid bose gases at finite temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      荒畑恵美子、二国徹郎
    • 学会等名
      28th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Higgs mode in a trapped Fermi gas2017

    • 著者名/発表者名
      時本純、土屋俊二、二国徹郎
    • 学会等名
      28th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Higgs mode in a trapped superfluid Fermi gas2016

    • 著者名/発表者名
      時本純、土屋俊二、二国徹郎
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Fluids and Solids
    • 発表場所
      Prague、Czech Republic
    • 年月日
      2016-08-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Nikuni Group

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/~nikunigroup/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Nikuni Group

    • URL

      http://bosenikuni.ph.kagu.tus.ac.jp

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 二国 徹郎 | 教員プロフィール | 東京理科大学

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/index.php?3b4d

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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