| 研究課題/領域番号 |
20H01855
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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13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022)
大阪市立大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
坪田 誠 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10197759)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 量子流体力学 / 量子乱流 / 超流動ヘリウム / 量子渦 / ボース・アインシュタイン凝縮 / 乱流 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子流体力学とは、超流動ヘリウムや原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)などの低温の量子凝縮系における流体力学を指す。そして、この系で起こる乱流を量子乱流という。この分野は、世界的にも、低温物理学の重要な一ブランチを構成し、活発な研究が続けられている。申請者はこれまでこの分野の第一人者として活躍し、多くの実績をあげてきた。本研究では、超流動ヘリウムおよび原子気体BEC両方の系を総括して、量子流体力学と量子乱流の研究の最前線の理解を押し進めるとともに、その成果を世界に向けて発信する。
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| 研究成果の概要 |
超流動ヘリウムおよび原子気体ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)を対象に、量子流体力学および量子乱流の理論的および数値的研究を行なった。主な成果は以下の通り。
超流動ヘリウム：(1)２流体完全結合のダイナミクスの定式化、(2)局所乱流の形成とその内部構造、そこからの渦輪の放出、(3)量子渦の超拡散、(4)シリコンナノ粒子による量子渦の可視化
原子気体BEC：(1)２成分BECにおける量子渦対の消滅と再帰現象、(2)2成分BECの異成分の量子渦間の相互作用、(3)ボックスポテンシャル内の乱流における等方対称性の回復
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
いずれの研究も、低温物理学における重要分野である量子流体力学および量子乱流の研究の最先端を切り拓くものである。例えば、超流動ヘリウムの２流体完全結合ダイナミクスは、1940年代に２流体モデルが提案されて以来、低温物理学の分野の宿願であった。そしてこの我々の貢献により、ここ数年著しく発展した可視化実験の理解を可能にした。また局所量子乱流の研究は、ここ最近注目されている微小空間における量子流体力学研究の先駆けとなる。また、世界の実験研究に与える影響は極めて大きい。
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