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極低温冷却ボース・フェルミ混合原子気体における粒子相関効果と新しい相

研究課題

研究課題/領域番号 18K03501
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関立命館大学

研究代表者

藪 博之  立命館大学, 理工学部, 教授 (60202371)

研究分担者 宮川 貴彦  愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (70439925)
仲野 英司  高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 准教授 (70582477)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード極低温原子気体 / ボース・フェルミ混合気体 / 双極子相互作用 / ポーラロン / フェルミ縮退 / ボース・アインシュタイン凝縮 / 極低音原子気体 / 双極子原子 / ポーラロン フェルミ縮退 / フェルミ気体 / 原子気体 / 量子多体系
研究成果の概要

本研究では、二種類の異なる原子から成る極低温ボース・フェルミ混合原子気体において、中間的な大きさの多体粒子相関が存在する現象、双極子相互作用する原子を含む混合原子気体および原子気体ポーラロンに対して、量子多体理論の方法を用いた理論構築を行い、相構造およびその性質を明らかにする理論的研究を行った。双極子フェルミ原子を含む混合原子気体では、相分離による異方的ALS構造の存在および、そのヒステリシス構造を明らかにした。原子気体ポーラロンに対しては、有限トラップ中でのポーラロンの角運動量の分布を中間結合の方法を用いて明らかにした。また、双極子原子中でのポーラロンの理論定式化、性質の解明を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

冷却ボース・フェルミ混合気体を含む冷却原子気体の理論的実験的研究においては、これまで弱相関の場合の現象の解明が中心であったが、本研究では、より強い相関が存在する場合に理論的研究を行ない、双極子相互作用する原子を含む混合原子気体および原子気体ポーラロンの系に対して、新しい相構造が現れることを示し、その性質を明らかにした。これにより量子多体系理論の新たな知見を示したことが本研究の学術的意義である。現在、これらの系の実験的研究が進みつつあり、冷却原子系の新たな研究の出発点となりうるという意義も存在する。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Ground state of the polaron in an ultracold dipolar Fermi gas2021

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Kazuya、Nakano Eiji、Iida Kei、Tajima Hiroyuki、Miyakawa Takahiko、Yabu Hiroyuki
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 103 号: 3 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1103/physreva.103.033324

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collisional dynamics of polaronic clouds immersed in a Fermi sea2020

    • 著者名/発表者名
      Tajima Hiroyuki、Takahashi Junichi、Nakano Eiji、Iida Kei
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 102 号: 5 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1103/physreva.102.051302

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase separation in trapped dipolar Fermi gases2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Miyakawa, Shin Nakamura, Hiroyuki Yabu
    • 雑誌名

      PhysicalL Review

      巻: A101 号: 3

    • DOI

      10.1103/physreva.101.033613

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bose polaron in spherically symmetric trap potentials: Ground states with zero and lower angular momenta2019

    • 著者名/発表者名
      Kano Watanabe, Eiji Nakano, and Hiroyuki Yabu
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW A

      巻: 99 号: 3

    • DOI

      10.1103/physreva.99.033624

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin polarized phases in strongly interacting matter: Interplay between axial-vector and tensor mean fields2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Maruyama, Eiji Nakano, Kota Yanase and Naotaka Yoshinaga
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW D

      巻: 97-114014 号: 11 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/physrevd.97.114014

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] スピン軌道相互作用を伴う量子不純物系の角運動量散逸Ⅱ2021

    • 著者名/発表者名
      畑知宏, 仲野英司, 田島裕之, 高橋淳一, 飯田圭
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 量子ダイナミクスからポーラロン間非局所相互作用を抽出する方法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      高橋淳一, 田島裕之A, 仲野英司, 飯田圭
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ポーラロンクラウドの衝突ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      田島裕之, 高橋淳一, 仲野英司, 飯田圭
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] The ground state of a polaron in ultracold dipolar Fermi gases International symposium on Clustering as a Window on the Hierarchical Structure of Quantum Systems2020

    • 著者名/発表者名
      K. Nishimura, E.Nakano, K.Iida, H.Tajima, T.Miyakawa, H.Yabu
    • 学会等名
      International symposium on Clustering as a Window on the Hierarchical Structure of Quantum Systems (CLUSHIQ2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スピン自由度をもつ量子不純物系のダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      畑知宏, 仲野英司, 飯田圭, 藪博之
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 双極子相互作用する冷却フェルミガス中のポーラロン基底状態Ⅱ2020

    • 著者名/発表者名
      西村和也, 仲野英司, 飯田圭, 田島裕之, 宮川貴彦, 藪博之
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Two-component dipolar Fermi gases in a spherically symmetric harmonic trap2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Miyakawa, Shin Nakamura, Hiroyuki Yabu
    • 学会等名
      50th Annual Meeting of the APS Division of Atomic, Molecular and Optical Physics APS Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トラップされた双極フェルミ混合気体の相分離2019

    • 著者名/発表者名
      宮川貴彦, 中村伸, 藪博之
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 双極子間相互作用する冷却フェルミガス中のポーラロン基底状態2019

    • 著者名/発表者名
      西村和也、仲野英司、飯田圭、宮川貴彦、藪博之
    • 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 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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