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Quantum vortex dynamics in exotic superfluid systems

研究課題

研究課題/領域番号 20K14376
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

エドモンズ マシュー  慶應義塾大学, 自然科学研究教育センター(日吉), 訪問研究員 (00865230)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードultracold Bose gases / dark solitons / dark quantum droplets / Zakharov-Shabat soliton / quantum vacuum energy / BEC / ultracold atomic gases / vortices / gauge fields / ultracold atoms / Vortices / Bose-Einstein condensate / Superfluidity / Impurities / Atomtronics
研究開始時の研究の概要

Fluids in everyday life are viscous - there is some resistance to their flow. However the world of atoms is quite different, as they can move without resistance - a property called superfluidity. This research aims to understand superfluids interacting with small numbers of extra impurity atoms.

研究実績の概要

Quantum liquid states of matter have been realized in experiments with ultracold Bose gases. We identify the criteria for the existence of dark solitons in beyond-mean-field binary condensates, revealing how these excitations exist for both repulsive and attractive interactions, the latter leading to dark quantum droplets with properties intermediate between a dark soliton and quantum droplet. The phenomenology of these excitations is explored within the full parameter space of the model, revealing a spatial profile of the excitation that differs from the Zakharov-Shabat soliton, leading to a negative effective mass enhanced in the presence of the quantum fluctuations. The dynamics of pairs of excitations shows nonintegrable dynamics and dark soliton bound states in the attractive regime.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

I was able to write two papers in this fiscal years.

今後の研究の推進方策

I will study possible realizations in realistic experimental setting of ultracold atomic gases.

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 7件)

  • [雑誌論文] Dark quantum droplets and solitary waves in beyond-mean-field Bose-Einstein condensate mixtures2023

    • 著者名/発表者名
      Edmonds Matthew
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 5 号: 2 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.5.023175

    • 関連する報告書
      2023 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] Quantum vacuum effects in nonrelativistic quantum field theory2023

    • 著者名/発表者名
      Edmonds Matthew、Flachi Antonino、Pasini Marco
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 号: 12 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.l121702

    • 関連する報告書
      2023 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] Dark quantum droplets in beyond-mean-field Bose-Einstein condensate mixtures2023

    • 著者名/発表者名
      Matthew Edmonds
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum vacuum, rotation, and nonlinear fields2023

    • 著者名/発表者名
      Antonino Flachi and Matthew Edmonds
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW D

      巻: 107 号: 2 ページ: 025008-025008

    • DOI

      10.1103/physrevd.107.025008

    • 関連する報告書
      2022 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] Synthetic superfluid chemistry with vortex-trapped quantum impurities2021

    • 著者名/発表者名
      Edmonds Matthew、Eto Minoru、Nitta Muneto
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.023085

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Few- to many-vortex states of density-angular-momentum?coupled Bose-Einstein condensates2021

    • 著者名/発表者名
      Edmonds Matthew
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 104 号: 4

    • DOI

      10.1103/physreva.104.043310

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Matthew Edmonds, Minoru Eto, Muneto Nitta2021

    • 著者名/発表者名
      Synthetic superfluid chemistry with vortex-trapped quantum impurities
    • 雑誌名

      Physical Review Reserach

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vortex patterns of atomic Bose-Einstein condensates in a density-dependent gauge potential2020

    • 著者名/発表者名
      Edmonds Matthew、Nitta Muneto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 102 号: 1 ページ: 011303-011303

    • DOI

      10.1103/physreva.102.011303

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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