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確率偏微分方程式を用いた量子乱流の解析

研究課題

研究課題/領域番号 16KT0127
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 連携探索型数理科学
研究機関東北大学

研究代表者

福泉 麗佳  東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (00374182)

研究分担者 小林 未知数  京都大学, 理学研究科, 助教 (50433313)
研究協力者 Anne de Bouard  
Poncet Romain  
Debussche Arnaud  
研究期間 (年度) 2016-07-19 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード複素Ginzburg-Landau方程式 / ホワイトノイズ / Gibbs 熱平衡 / ボース・アインシュタイン凝縮 / 量子渦 / 乱流 / 時空ホワイトノイズ / 相転移 / ノイズ / 量子乱流
研究成果の概要

正の温度を持つグロス・ピタエフスキー方程式, つまり, 時空ホワイトノイズと散逸項を伴う非線形シュレディンガー方程式に関して, 空間1次元で解の一意大域存在, 時間無限大での解分布の Gibbs 平衡状態への指数的収束を厳密に証明した. 解の大域存在の証明では, 推移確率の Strong Feller 性を用いることにより, 任意の初期値に対して大域化することに成功した. また, 空間2次元の場合についても同様の事実の証明を考え, 現在論文執筆中である.

研究成果の学術的意義や社会的意義

ボース統計に従う巨視的な数の粒子が, 極低温で最低エネルギー状態に落ち込むことでボース凝縮体が形成される. ミクロのものがマクロに観測できるようになるため, 原子の性質が見易くなったり, コントロールできたり物理学においては重要な発見であった. 絶対零度(極低温)での凝縮体のモデル方程式であるグロス・ピタエフスキー方程式は, 数学でも物理でも多くの研究が存在する. しかし実際は少し温度が上がったとき凝縮体には何が起こっているのか, 凝縮体と凝縮されずに周辺で運動をしている粒子との相互作用はどのようなものか考慮する必要があり, 本研究は, その温度効果を考慮したモデルの解析に数学で貢献している.

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

    (41件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 8件、 招待講演 12件) 図書 (1件) 備考 (3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique/Ecole Normale Superieure, Rennes/Universite Rouen(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique/ENS Rennes(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique/Ecole Normale Superieure de Rennes/Universite Paris 6(フランス)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universite de Rouen(フランス)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Fluctuations and temperature effects in bose-einstein condensation2018

    • 著者名/発表者名
      de Bouard Anne、Debussche Arnaud、Fukuizumi Reika、Poncet Romain
    • 雑誌名

      ESAIM: Proceedings and Surveys

      巻: 61 ページ: 55-67

    • DOI

      10.1051/proc/201861055

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Long Time Behavior of Gross--Pitaevskii Equation at Positive Temperature2018

    • 著者名/発表者名
      De Bouard Anne、Debussche Arnaud、Fukuizumi Reika
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Mathematical Analysis

      巻: 50 号: 6 ページ: 5887-5920

    • DOI

      10.1137/17m1149195

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fluctuation and temperature effects in Bose -Einstein condensation2018

    • 著者名/発表者名
      Anne de Bouard, Arnaud Debussche, Reika Fukuizumi, Romain Poncet
    • 雑誌名

      ESAIM: proceedings and surveys

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Is a Doubly Quantized Vortex Dynamically Unstable in Uniform Superfluids?2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Takeuchi, Michikazu Kobayashi and Kenichi Kasamatsu
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 2 ページ: 023601

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.023601

    • NAID

      130007646688

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2020040

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quench dynamics of the three-dimensional U(1) complex field theory: geometric and scaling characterisation of the vortex tangle2016

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi and Leticia F. Cugliandolo
    • 雑誌名

      Phys.Rev.

      巻: E94 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreve.94.062146

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermal quenches in the stochastic Gross-Pitaevskii equation: Morphology of the vortex network2016

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi and Leticia F. Cugliandolo
    • 雑誌名

      Europhysics Letters

      巻: 115 号: 2 ページ: 20007-20007

    • DOI

      10.1209/0295-5075/115/20007

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Quantum turbulent transition in a uniform velocity field2019

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      「第5回 量子渦と非線形波動」, 東京理科大学
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 1次相転移界面を含む熱伝導状態の構造:ハミルトン・ポッツ模型を用いた数値解析2019

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会, 九州大学
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Directed percolation universality class in transition of quantum turbulence2019

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      Scientific Computing Across Scales: Quantum Systems in Cold-matter Physics and Chemistry,Fields Institute, Toronto, Canada
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the stochastic Gross-Pitaevskii equation2019

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      Okayama Workshop on Stochastic Analysis 2019, 岡山大学
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BEC model with a trapping potential varying randomly in time- a review2019

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      Scientific Computing Across Scales: Quantum Systems in Cold-matter Physics and Chemistry,Fields Institute, Toronto, Canada
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Modelling nonlinear Schroedinger superfluid turbulence2018

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications, Taipei, Taiwan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Some theoretical studies on the stochastic Gross-Pitaevskii equation2018

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications, Taipei, Taiwan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the stochastic Gross-Pitaevskii equation2018

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      Conference of Mathematics on Wave Phenomena, KIT, Germany
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bose-Einstein 凝縮モデルにおける温度効果2018

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      日本数学会 2018 年度秋季総合分科会特別講演
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3次元量子乱流におけるエネルギー・ヘリシティ2重カスケード2018

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      第4回 量子渦と非線形波動, 東京理科大学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent progress of theoretical and numerical research for BEC models2018

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      第4回 量子渦と非線形波動, 東京理科大学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非可換量子乱流におけるエネルギーおよびヘリシティーカスケード2018

    • 著者名/発表者名
      小林未知数,上田正仁
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会, 東京理科大学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] On the Gibbs equilibrium in stochastic complex Ginzburg-Landau equations2017

    • 著者名/発表者名
      Reika Fukuizumi
    • 学会等名
      2017年確率論シンポジウム, 東北大学片平キャンパスさくらホール
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Energy and helicity cascade in non-Abelian quantum turbulence2017

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi
    • 学会等名
      Advances in Mathematical Modelling and Numerical Simulation of Superfluids, Universite de Rouen, France
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2成分ボース系における量子渦のトポロジーおよびBKT転移2017

    • 著者名/発表者名
      小林未知数,衛藤稔,新田宗土
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会, 岩手大学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Energy-helicity dual cascades in non-Abelian quantum turbulence2017

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi
    • 学会等名
      Topological Science Symposium 2017, 慶応大学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long time behaviour of Gross Pitaevskii equation at positive temperature2017

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      第18回北東数学解析研究会
    • 発表場所
      東北大学, 仙台市
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Topologically protected linking number cascade in non-Abelian quantum turbulence2017

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi
    • 学会等名
      Topological Science Workshop 2017
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス, 東京都
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 非可換量子乱流で実現する新しい乱流のユニバーサリティクラス2017

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      新学術領域「ゆらぎと構造」第2回冷却原子研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学杉本キャンパス, 大阪府
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 非線形シュレディンガー方程式で記述される量子流体力学および乱流2017

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      北陸応用数理研究会2017
    • 発表場所
      しいのき迎賓館, 金沢市, 石川県
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Exponential convergence to the equilibrium for the stochastic Gross Pitaevskii equation2016

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      Mathematical and Physical Models of Nonlinear Optics
    • 発表場所
      IMA, Minnesota University, U.S.A.
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Exponential convergence to the equilibrium for the stochastic Ginzburg Landau equation2016

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      第3回量子渦と非線形波動
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス, 東京都
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Turbulence in quantum hydrodynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi
    • 学会等名
      RIMS workshop on "Mathematial Analysis of Viscous Inconpressible Fluid"
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所, 北白川, 京都府
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子乱流におけるヘリシティ2016

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      研究会「第3回 量子渦と非線形波動」
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス, 東京都
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 対称性の破れに基づく結晶の有効理論の構築およびトポロジカル欠陥の動力学2016

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      IMI研究集会「結晶のらせん転移の数理」
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス, 福岡県
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 発達量子乱流におけるケルビン波カスケード2016

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス, 石川県
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 量子流体力学2018

    • 著者名/発表者名
      坪田誠、笠松健一、小林未知数、竹内宏光
    • 総ページ数
      360
    • 出版者
      丸善出版
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] http://www.math.is.tohoku.ac.jp/~fukuizumi

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

    • URL

      http://www.math.is.tohoku.ac.jp/~fukuizumi/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.math.is.tohoku.ac.jp/~fukuizumi/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 第5回量子渦と非線形波動2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-07-20   更新日: 2023-03-08  

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