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量子渦の物理と新しい超流動乱流の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17071008
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
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)

研究分担者 畑 徹  大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10156333)
矢野 英雄  大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (70231652)
研究期間 (年度) 2005 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
61,100千円 (直接経費: 61,100千円)
2009年度: 8,300千円 (直接経費: 8,300千円)
2008年度: 8,300千円 (直接経費: 8,300千円)
2007年度: 13,000千円 (直接経費: 13,000千円)
2006年度: 12,100千円 (直接経費: 12,100千円)
2005年度: 19,400千円 (直接経費: 19,400千円)
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 / 量子乱流 / 量子渦 / 位相欠陥 / 量子流体力学 / 乱流 / 二流モデル / 二流体モデル / 紹流動ヘリウム / 2流体モデル / 超流動乱流
研究概要

低温における量子凝縮相、特に超流動ヘリウムと中性原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)を対象に、量子流体力学の理論的および実験的研究を行った。超流動ヘリウムを舞台にした研究では、主に量子乱流を対象とし、乱流における最も重要な統計則であるコルモゴロフ則が量子乱流でも成り立つことを数値的に示した。また、超流動4He中で超伝導細線を振動させる実験により、残余渦が存在しない条件での乱流遷移を明らかにし、数値計算とも良い一致を得た。原子気体BEC の研究では、位相欠陥(量子渦)が引き起こす種々の量子流体特有の不安定性を明らかにするとともに、この系においても2軸歳差回転を行うことで量子乱流を生成できることを示した。これらはいずれも世界の量子流体研究の最先端を切り拓くものとして国際的に高い評価を得ている。

報告書

(6件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (69件)

すべて 2010 2009 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (56件) (うち査読あり 44件) 学会発表 (7件) 図書 (3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Internal Josephson effects in spinor dipolar Bose-Einstein condnesates2010

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

      Phys. Rev. A81

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Steady-state counterflow quantum turbulence: A vortex filament simulation using the full Biot-Savart law2010

    • 著者名/発表者名
      H. Adachi, S. Fujiyama, M. Tsubota
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B81

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Kelvin- Helmholtz instability in phase-separated twocomponent Bose-Einstein condensates2010

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi, N. Suzuki, K. Kasamatsu, H. Saito, M. Tsubota
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B81

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 量子乱流の不思議2010

    • 著者名/発表者名
      坪田誠
    • 雑誌名

      パリティ 25

      ページ: 14-21

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ボース・アインシュタイン凝縮体における粒子生成-曲がった時空とのアナロジー-2010

    • 著者名/発表者名
      栗田泰生、小林未知数、森成隆夫、坪田誠、石原秀樹
    • 雑誌名

      日本物理学会誌 65

      ページ: 187-190

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Steady-state counterflow quantum turbulence : A vortex filament simulation using the full Biot-Savart aw2010

    • 著者名/発表者名
      H.Adachi, S.Fujiyama, M.Tsubota
    • 雑誌名

      Physical Review B 81

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Internal Josephson effects in spinor dipolar Bose-Einstein condnesates2010

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

      Physical Review A 81

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Drag force on an oscillating object in quantum turbulence2009

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

      Phys. Rev. 79

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous radiation and amplification of Kelvin waves on quantized vortices in Bose-Einstein condensates2009

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

      Phys. Rev. 79

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vortex sheet in rotating two-component Bose-Einstein condensates2009

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

      Phys. Rev. 79

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spacetime analog of Bose-Einstein condensates: Bogoliubov -de Gennes formulation2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Kurita, M. Kobayashi, T. Morinari, M. Tsubota, H. Ishihara
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A79

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Turbulence: from superfluid helium to atomic Bose-Einstein condensates2009

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

      Contemporary Physics 50

      ページ: 463-475

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transition to quantum turbulence generated by thin vibrating wires in superfluid ^4He2009

    • 著者名/発表者名
      H.Yano, T.Hata, et. al
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 156

      ページ: 132-144

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Drag force on an oscillating object in quantum turbulence2009

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

      Physical Review B 79

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Turbulence in Boundary Flow of Superfluid 4He Triggered by Free Vortex Rings2008

    • 著者名/発表者名
      R. Goto, S. Fujiyama, H. Yano, Y. Nago, N. Hashimoto, K. Obara, O. Ishikawa, M. Tsubota, T. Hata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 100

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin echo in spinor dipolar Bose-Einstein condensates2008

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

      Phys. Rev. Lett. 101

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy spectra in quantum turbulence2008

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

      Prog. Low Temp. Phys., ed. W.P. Halperin and M. Tsubota (Elsevier, Amsterdam) Vol.16

      ページ: 1-43

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantized vortices in atomic Bose-Einstein condensates2008

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

      Prog. Low Temp. Phys., ed. W.P. Halperin and M. Tsubota (Elsevier, Amsterdam) Vol.16

      ページ: 349-401

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum turbulence2008

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

      J. Phys. Soc. Jpn. 77

    • NAID

      130007610645

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin echo in spinor dipolar Bose-Einstein condensates2008

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

      Physical Review Letters 101

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Instability of quantized vortices attached to oscillating boundaries in superfluid ^4He2008

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, N. Hashimoto, et.al.
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 150

      ページ: 410-414

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Turbulence in Boundary Flow of Superfluid ^4He Triggered by Free Vortex Rings2008

    • 著者名/発表者名
      R. Goto, S. Fujiyama, H. Yano, M. Tsubota, T. Hata, et. al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 100

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vinen, Generation of turbulence by oscillating structures in superfluid helium at very low temperatures2007

    • 著者名/発表者名
      R. Hanninen, M. Tsubota, W.F. Vinen
    • 雑誌名

      Phys. Rev. 75

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum turbulence in a trapped Bose-Einstein condensate2007

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

      Phys. Rev. 76

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion of quantized vortices attached to a boundary in alternating currents of superfluid 4He2007

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, N. Hashimoto, A. Handa, M. Nakagawa, K. Obara, O. Ishikawa, T. Hata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. 75

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of turbulence in boundary layers of superfluid 4He by filtering out remnant vortices2007

    • 著者名/発表者名
      N. Hashimoto, R. Goto, H. Yano, K. Obara, O. Ishikawa, T. Hata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. 76

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 小林未知数, 量子乱流研究の最近の発展2007

    • 著者名/発表者名
      坪田誠
    • 雑誌名

      日本物理学会誌 62

      ページ: 15-23

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Turbulence in a Trapped Bose-Einstein Condensate2007

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

      Physical Review A 76

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of turbulence in boundary layers of superfluid ^4He by filtering out remanent vortices2007

    • 著者名/発表者名
      N. Hashimoto, H. Yano. T. Hata, et. al.
    • 雑誌名

      Physical Review B 76

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of turbulence by oscillating structures in superfluid helium at very low temperatures2007

    • 著者名/発表者名
      R.Hanninen, M.Tsubota, W.F.Vinen
    • 雑誌名

      Physical Review B 75

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Motion of quantized vortices attached to a boundary in alternating currents of superfluid 4He2007

    • 著者名/発表者名
      H.Yano, N.Hashimoto, A.Handa, M.Nakagawa, K.Obara, O.Ishikawa, T.Hata
    • 雑誌名

      Physical Review B 75

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [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, M. Krusius, E.V. Thuneberg, M. Tsubota
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 96

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [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

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Twisted Vortex State2006

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

      Phys. Rev. Lett. 96

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Boojums in Rotating Two-component Bose-Einstein Condensates2006

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

      J. Phys. Soc. Jpn. 75

    • NAID

      110004731483

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulation instability and solitary wave formation in two-component Bose-Einstein condensates2006

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

      Phys. Rev. 74

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-organization of vortex-length distribution in quantum turbulence: an approach based on the Barabasi-Albert model2006

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

      Phys. Rev. 74

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal dissipation in quantum turbulence2006

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

      Phys. Rev. Lett. 97

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tsubota, Anomalous translational velocity of vortex ring with finite-amplitude Kelvin waves2006

    • 著者名/発表者名
      C.F. Barenghi, R. Hanninen, M. Tsubota
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E 74

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical vortex phases in a Bose-Einstein condensate driven by a rotating optical lattice2006

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

      Phys. Rev. Lett. 97

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of vortices and interfaces in superfluid 3He2006

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

      Rep. Prog. Phys. 69

      ページ: 3157-3230

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical Vortex Phases in a Bose-Einstein Condensate Driven by a Rotating Optical Lattice2006

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

      Physical Review Letters 97

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Phase Separation of a Fast Rotating Boson-Fermion Mixuture in the Lowest-Landau-Level Regime2006

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

      Physical Review Letters 96

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal Dissipation in Quantum Turbulence2006

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

      Physical Review Letters 97

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Twisted Vortex State2006

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

      Physical Review Letters 96

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [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, M Krusius, 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] 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

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [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

      Phys. Rev. A 71

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [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

      Phys. Rev. A71

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kolmogorov Spectrum of Quantum Turbulence2005

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

      J. Phys. Soc. Jpn. 74

      ページ: 3248-3258

    • NAID

      110002975247

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [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

      Int. J. Mod. Phys. B19

      ページ: 1835-1904

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [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

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [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

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Kolmorogov 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

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of Laminar and Turbulent Flow in Superfluid ^4He using a Vibrating Wire2005

    • 著者名/発表者名
      H.Yano, A.Handa, H.Nakagawa, K.Obara, O.Ishikawa, T.Hata, M.Nakagawa
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 138

      ページ: 561-566

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of the Turbulent Flow in Superfluid ^4He using a Vibrating Wire2005

    • 著者名/発表者名
      H.Yano, A.Handa, H.Nakagawa, M.Nakagawa, K.Obara, O.Ishikawa, T.Hata
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids 66

      ページ: 1501-1505

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] 超流動ヘリウムにおける量子乱流遷移2009

    • 著者名/発表者名
      矢野英雄
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会量子流体力学の最前線
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 超流動^4Heにおける量子乱流転移2009

    • 著者名/発表者名
      矢野英雄
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      立教大学
    • 年月日
      2009-03-28
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 超流動4Heにおける量子乱流遷移2009

    • 著者名/発表者名
      矢野英雄
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      立教大学
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 超流動ヘリウムにおける量子乱流遷移2009

    • 著者名/発表者名
      矢野英雄
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Quantum turbulence -from superfluid helium to Bose-Einstein condensates-2008

    • 著者名/発表者名
      M. Tsubota
    • 学会等名
      25th International conference on Low Temperature Physics (LT25)
    • 発表場所
      Netherlands
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 量子乱流-超流動ヘリウムから原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体まで2007

    • 著者名/発表者名
      坪田 誠
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 量子乱流-超流動ヘリウムから原子気体ボース・ボースアインシュタイン凝縮体まで-2007

    • 著者名/発表者名
      坪田誠
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [図書] 量子渦のダイナミクス/砂丘と風紋の動力学2008

    • 著者名/発表者名
      坪田誠/西森拓
    • 出版者
      培風館
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [図書] Progress in Low Temperature Physics2008

    • 著者名/発表者名
      W.P. Halperin, M. Tsubota
    • 出版者
      Elsevier
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [図書] 量子渦のダイナミクス1砂丘と風紋の動力学2008

    • 著者名/発表者名
      坪田誠/西森拓
    • 総ページ数
      219
    • 出版者
      培風館
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/phys/eep/top-j.html

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/phys/eep/top-j.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/phys/eep/top-j.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2018-03-28  

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