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量子少数クラスターにより発現する普遍的な量子多体物性

研究課題

研究課題/領域番号 19K21028
補助金の研究課題番号 18H05838 (2018)
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金 (2019)
補助金 (2018)
審査区分 0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

遠藤 晋平  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (30824453)

研究期間 (年度) 2018-08-24 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード冷却原子気体 / 量子少数多体問題 / 量子物理学(理論) / 少数多体問題 / 極低温原子気体 / 量子クラスター / 量子物理学(理論)
研究開始時の研究の概要

本研究では、極低温まで冷却した原子気体で観測される、量子力学的効果由来の束縛状態や共鳴状態(量子クラスター)を研究する。特に、近年実現された相互作用の強い極低温原子気体において、どのような量子クラスターが現れるか調べる。また、この量子少数クラスターが、多体媒質中でどのように振る舞うかを調べ、少数系と多体系の関係や協奏現象を探る。

研究成果の概要

強く相関する量子少数系および多体系の示す普遍的な挙動の研究を行った。まず、角運動量が大きな量子3体問題について、相互作用形状の詳細を取り込む新たな手法の開発を行った。その結果原子間相互作用の長距離部分に由来する特有の効果が現れることを発見した。また量子3体相関がどのように量子多体現象に強い3体相関を示しうるかを調べた。その結果、強い3体相関に由来する量子相が発現するような系が冷却原子で観測可能なパラメータ領域に存在することがわかった。また普遍的な少数多体現象を詳細に解説する記事・講義ノートを日本語で初めて出版した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

冷却原子気体の実験で近年3原子が集まったクラスター状態が観測された。この発見以後、量子少数系を探る研究が急速に進展した。驚くことに、量子少数クラスターは、冷却原子、原子核、物質中の電子など全く異なる系が同じ挙動を示しうることがわかってきた。本研究ではそのような性質が従来研究されてこなかった、より複雑な場合において、同様に成立するかを探る研究であり、原子・原子核・電子など幅広い系について量子力学の示す本質をとらえようとするものである。また、本研究において出版した講義ノートは普遍的な少数多体現象を日本語で解説した初めての文献であり、次世代が量子の世界の本質を理解する一助になるものと期待される。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Virial expansion coefficients in the unitary Fermi gas2020

    • 著者名/発表者名
      Endo Shimpei
    • 雑誌名

      SciPost Physics Proceedings

      巻: 3 号: 3 ページ: 049-049

    • DOI

      10.21468/scipostphysproc.3.049

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Eigenvalues of Two-State Quantum Walks Induced by the Hadamard Walk2020

    • 著者名/発表者名
      Shimpei Endo, Takako Endo, Takashi Komatsu, Norio Konno
    • 雑誌名

      entropy

      巻: 22 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.3390/e22010127

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 量子少数系にけるユニバーサリティとEfimov状態の物理2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤晋平
    • 雑誌名

      原子核研究

      巻: 64(1) ページ: 90-105

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 二成分Bose系におけるEfimov状態の普遍的挙動2020

    • 著者名/発表者名
      西浦 大樹、遠藤 晋平
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 3成分Fermi気体の状態方程式におけるEfimov状態の効果2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤 晋平、田島裕之
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ユニタリー原子気体における量子少数多体問題の研究2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤 晋平
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 冷却原子におけるクラスターの普遍性:現状と展望2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤 晋平
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子クラスターで読み解く物質の階層構造」スクール
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 冷やすとは?2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤 晋平
    • 学会等名
      第3回若手放談会:エキゾチック核物理の将来
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Universality of few-body clusters and their applications to many-body systems2020

    • 著者名/発表者名
      Endo Shimpei
    • 学会等名
      2nd workshop ``Clusters in quantum systems: from atoms to nuclei and hadrons"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Universal few-body clusters in cold atoms2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤 晋平
    • 学会等名
      第1回 冷却原子研究会「アトムの会」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Universal few-body clusters in cold atoms2019

    • 著者名/発表者名
      Endo Shimpei
    • 学会等名
      24th European conference on few-body problems in physics
    • 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] Few-body aspects of cold atoms2019

    • 著者名/発表者名
      Endo Shimpei
    • 学会等名
      New aspects of few-nucleon systems and related topics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Universal few-body physics and clusters with ultracold atoms2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤晋平
    • 学会等名
      第2回RIBF若手放談会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3体Bose系における有限角運動量チャンネルの効果2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤晋平
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Universal few-body clusters in ultracold atoms2019

    • 著者名/発表者名
      Shimpei Endo
    • 学会等名
      Clusters in quantum systems: from atoms to nuclei and hadrons
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Universal few-body physics in cold atoms2018

    • 著者名/発表者名
      Shimpei Endo
    • 学会等名
      Reimei Workshop: Universal physics in Many-Body Quantum Systems -- From Atoms to Quarks --
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-08-27   更新日: 2024-03-26  

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