| 研究課題/領域番号 |
19H01824
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
川口 由紀 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00456261)
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| 研究分担者 |
小林 伸吾 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (40779675)
藤本 和也 東京工業大学, 理学院, 助教 (40838059)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | 冷却原子気体 / トポロジカル構造 / トポロジカル相 / 非エルミート / ボース粒子系 / フロケ理論 / トポロジカル磁気構造 / 磁気スキルミオン / ボース・アインシュタイン凝縮 / スピン軌道結合 / スケーリング則 / カイラルエッジモード / 成長則 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)におけるトポロジカル相を理論的に探索する。ここでのトポロジカル相とは、波数空間において波動関数がトポロジカルに非自明な状態をとるものであり、実空間で周期構造を持つBECからの準粒子励起の性質により決まる。この系の第一の特徴は、孤立系でありながらハミルトニアンが非エルミートであるという点である。非エルミート演算子は対角化不可能な「例外点」が存在することが知られており、例外点の関与した新奇なトポロジカル相の出現が期待される。第二の特徴は、スピンテクスチャにより実空間の周期構造を作れるという点で、実空間と波数空間の双方のトポロジカル構造の関係性が研究できる。
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| 研究成果の概要 |
原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体を主として、カイラル磁性体や超伝導/常伝導接合系などの量子系を対象として、実空間・運動量空間における物質のトポロジカル構造、およびその駆動外場による制御に関する研究を行った。主要な成果として、ボース粒子系に固有の非エルミートハミルトニアンの性質について調べ、複素固有値が出現する際のトポロジーや、駆動外場により複素固有値の出現を制御する方法を明らかにした。また、時間周期的なハミルトニアンの下での非自明なトポロジカルクラスを実現する実験方法を提案した。さらに、スピンの空間構造により作られる人工ゲージ場により渦生成が起こるダイナミクスを解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ボース対称性に由来した非エルミート系において、複素固有値を含む場合のトポロジカル数を定義したこと、および複素固有値の出現機構を明らかにしたことで、微視的に明確な起源をもつ非エルミート性の性質が明らかになった。フロケ・トポロジカル相のクラスを制御する方法を提案したことで、相変化、クラスの変化を実験的に制御しながら研究する道が開けた。スピンテクスチャにより人工ゲージ場を作ることで、新たな渦生成ダイナミクスが明らかになった。
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