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散乱長の時空間制御で開拓する量子縮退気体の新奇な非平衡ダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 17H02938
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 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関大阪市立大学

研究代表者

井上 慎  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10401150)

研究分担者 竹内 宏光  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (10587760)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2017年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
キーワードボース・アインシュタイン凝縮体 / 量子エレクトロニクス / ボース・アインシュタイン凝縮 / 冷却原子 / フェッシュバッハ共鳴 / 混合気体 / 量子渦
研究成果の概要

実験面では、2次元箱型ポテンシャルを作成し、実際にルビジウムのボース凝縮体を閉じ込めることに成功した。2成分BECの相分離過程をその場観察で明らかにするプラットフォームを確立することができた。
理論面では、相分離する2成分BECの秩序化過程と浸透理論(パーコレーション)の関連を明らかにした。具体的には、完全に混ざり合った2成分BECを用意すると,水と油のように2成分が相分離を起こし,それぞれの成分が占拠したドメインが多数出現するが、その際に大きいドメインは浸透理論に従う普遍的な振舞いを示す一方,小さいドメインは量子系特有の振る舞いを示すことを明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

水と油の相分離は日常に目にする興味深い現象の一つである。目に見えない分子のミクロの性質が、液体全体のマクロの振る舞いを決定している。では、液体が超流動を示したらどうなるだろう?分子の間の相互作用を自在に変えられたら相分離の様子は全く異なるものになるのだろうか?このような疑問に答えようとしたのが本研究である。実際に、原子気体のボースアインシュタイン凝縮体を使った実験装置を立ち上げた。さらに生じる液滴の大きさの分布について理論的に明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 18件、 招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] アントワープ大学(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Crossover between snake instability and Josephson instability of dark solitons in superfluid Fermi gases2019

    • 著者名/発表者名
      Van Alphen W.、Takeuchi H.、Tempere J.
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 号: 2 ページ: 023628-023628

    • DOI

      10.1103/physreva.100.023628

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the Internal Structure of Smaller Domains in Domain Coarsening Dynamics of Spontaneous Z2-Symmetry Breaking in Two Dimensions2018

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Hiromitsu
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: - 号: 1-2 ページ: 314-320

    • DOI

      10.1007/s10909-018-02129-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domain-area distribution anomaly in segregating multicomponent superfluids2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Takeuchi
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 97 号: 1 ページ: 013617

    • DOI

      10.1103/physreva.97.013617

    • NAID

      120006392620

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2020392

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [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 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Instability of a Doubly Quantized Vortex in Uniform Superfluids at Zero Temperature2020

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Takeuchi, Michikazu Kobayashi, and Kenichi Kasamatsu
    • 学会等名
      Turbulence of all kinds, Osaka City University
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dual species BEC in a 2D-box potential2019

    • 著者名/発表者名
      Janek Fleper, Kohei Kato, Shin Inouye
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Length scale hierarchy in phase transition dynamics of spontaneous symmetry breaking in multi-component Bose-Einstein condensates2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Takeuchi
    • 学会等名
      VORTEX DYNAMICS, TURBULENCE AND RELATED PHENOMENA IN QUANTUM FLUIDS, Natal, Brazil, 6.24-7.5 (2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phase Diagram of Solitons in a Spin-1 Polar Bose-Einstein Condensate2019

    • 著者名/発表者名
      I.-K. Liu, S.-G. Gou, and H. Takeuchi
    • 学会等名
      28th International Laser Physics Workshop, Gyeongju, South Korea, 7. 8-12 (2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decay of Giant Vortices and Solitons in a Superfluid Fermi Gas2019

    • 著者名/発表者名
      W. Van Alphen, H. Takeuchi, S. N. Klimin, and J. Tempere
    • 学会等名
      28th International Laser Physics Workshop, Gyeongju, South Korea, 7. 8-12 (2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Critical percolation in early-stage quench dynamics with spontaneous discrete symmetry breaking in a two-dimensional Continuum2019

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi, L. F. Cugliandolo, and M. Picco
    • 学会等名
      StatPhys27: Internatinal Conference Statistical Physics, Buenos Aires, Argentina, July, 8-12 (2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Domain-area distribution in phase-separating two-component Bose-Einstein condensates2019

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi
    • 学会等名
      StatPhys27: Internatinal Conference Statistical Physics, Buenos Aires, Argentina, July, 8-12 (2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Is a doubly quantized vortex unstable in uniform Bose-Einstein condensates at zero temperature?2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Takeuchi, Michikazu Kobayashi, Kenichi Kasamatsu
    • 学会等名
      Quantum Science Symposium Europe-2018 Meeting, Peterhouse, University of Cambridge, UK, 11. 5-6 (2018)
    • 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] 相分離する2成分超流体の秩序化過程2018

    • 著者名/発表者名
      竹内宏光
    • 学会等名
      研究会「超流動3HeおよびスピノールBECにおけるトポロジカル相・励起」,近畿大学,東大阪キャンパス,12. 22-23 (2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Instability of a Doubly Quantized Vortex in Uniform Superfluids at Zero Temperature2018

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi, M. Kobayashi, and K. Kasamatsu
    • 学会等名
      QFS2018: Internatinal Conference on Quantum Fluids and Solids,Tokyo, July, 25-31 (2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Anomalous hierarchy in domain coarsening dynamics of two-component Bose-Einstein condensates2018

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi
    • 学会等名
      QFS2018: Internatinal Conference on Quantum Fluids and Solids,Tokyo, July, 25-31 (2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isotopic shift of atom-dimer Efimov resonances in K-Rb mixtures2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kato, Yujun Wang, J. Kobayashi, Paul S. Julienne and S. Inouye
    • 学会等名
      ICAP 2018: The 26th International Conference on Atomic Physics Barcelona, Spain, July 22-27, 2018.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 冷却原子における共鳴散乱:フェッシュバッハ共鳴とエフィモフ共鳴2018

    • 著者名/発表者名
      井上慎
    • 学会等名
      原子衝突学会 第43回年会(2018年10月14日)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Efimov resonances in an ultracold mixture2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Inouye
    • 学会等名
      QFS2018: Internatinal Conference on Quantum Fluids and Solids,Tokyo, July, 25-31 (2018)
    • 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] What can we do with a quantum degenerate mixture?2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Inouye
    • 学会等名
      International Symposium in Honor of Professor Nambu for the 10th Anniversary of his Nobel Prize in Physics, Dec. 13, 2018
    • 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] ガスセルを用いたラビ周波数の空間イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      長谷秀秋, 加藤宏平, 井上慎
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Splitting instability of a doubly quantized vortex in homogeneous superfluids2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Takeuchi, Michikazu Kobayashi, Kenichi Kasamatsu
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of percolation theory to coarsening dynamics of domains in segregating binary superfluids2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Takeuchi
    • 学会等名
      FINESS2018-Finite Temperature Non-equilibrium Superfluid Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 巻き数2の量子渦は動的に安定か?2018

    • 著者名/発表者名
      竹内宏光,小林未知数,笠松健一
    • 学会等名
      日本物理学会,年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Splitting instability of a doubly quantized vortex in uniform Bose-Einstein condensates at zero temperature2018

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi, M. Kobayashi, and K. Kasamatsu
    • 学会等名
      FINESS2018-Finite Temperature Non-equilibrium Superfluid Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Domain-area distribution anomaly in segregating multi-component superfluids2017

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi
    • 学会等名
      ULT2017: Frontiers of Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Splitting instability of a doubly quantized vortex in homogeneous superfluids2017

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi, M. Kobayashi, and K. Kasamatsu
    • 学会等名
      ULT2017: Frontiers of Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic scaling law and phase ordering percolation in multicomponent superfluids2017

    • 著者名/発表者名
      H. Takeuchi
    • 学会等名
      LT28: 28th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [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
      338
    • 出版者
      丸善
    • ISBN
      4621302477
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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