不均一ボース系の超流動性の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 21540352
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 雄介 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 准教授 (20261547)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 超低温 / 量子凝縮系 / 超固体 / ジョゼフソン効果 / 障害物ポテンシャル / 非古典的回転慣性 / 永久流 / グロス・ピタエフスキー方程式 / ボゴリューボフ方程式 / ポモー・リカ模型 / 固体超流動 / 臨界速度 / ソリトン / サドルノード分岐 / スケーリング則 / 相転移 / 超流動 / 固体 / ボース凝縮 / グロスピクエフスキー方程式 / スペクトル関数

研究概要

摩擦のない巨視的な流れを超流動という。超流動はボース・アインシュタイン凝縮を伴う液体状態で実現することが多い。一方で超流動性を示す固体を超流動固体という。先行研究においては,超流動固体は障害物ポテンシャルの存在下では超流動性を示さないとされてきたが、我々はその反例を与えた。超流動固体はジョゼフソン効果を通して、障害物下でも超流動性を有する。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamics of One-dimensional Supersolids (2012)
  • 著者名/発表者名: KUNIMI MASAYA, KOBAYASHI MICHIKAZU, KATO YUSUKE
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Proc.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Tunneling of Spin Wave in Polar State of Spin-1 BEC (2012)
  • 著者名/発表者名: Watabe S., Kato, Y., Ohashi, Y.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference series 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Tunneling of Spin Wave in Heisenberg Ferromagnet (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Watabe S., Ohashi, Y.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference series 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of one-dimensional supersolids (2012)
  • 著者名/発表者名: Kunimi M., Kobayashi M., Kato, Y.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference series 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Josephson effects in one-dimensional supersolids (2011)
  • 著者名/発表者名: KUNIMI MASAYA, NAGAI YUKI, KATO YUSUKE
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Josephson effects in one-dimensional supersolids (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaya Kunimi, Yuki Nagai, Yusuke Kato
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84 号: 9
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.094521
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transmission of Excitations in a Spin-1 Bose Einstein Condensate through a Barrier (2011)
  • 著者名/発表者名: Watabe S., Kato, Y.
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 83 号: 5
  • DOI: 10.1103/physreva.83.053624
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous tunneling of collective excitations and effects of superflow in the polar phase of a spin-1 spinor Bose-Einstein condensate (2011)
  • 著者名/発表者名: Watabe S., Kato, Y., Ohashi, Y.
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 84 号: 1
  • DOI: 10.1103/physreva.84.013616
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transmission of Excitations in a Spin-1 Bose Einstein Condensate through a Barrier (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Watabe, Y.Kato, Y.Ohashi
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical Density Fluctuations of Superdluids near the Critical Velocity (2010)
  • 著者名/発表者名: KATO YUSUKE, WATABE SHOHEI
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: Vol.105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical Density Fluctuations of Superfluids near the Critical Velocity (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kato, S.Watabe
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impurity Scattering Rate in Vortex Core of Sign-reversing s-wave Super conductors (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Nagai, Y.Kato
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超流動流安定性の新たな判定法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄介, 渡部昌平
  • 雑誌名: 物性研究 巻: 95 ページ: 237-269
• [雑誌論文] Transmission and Reflection of Collective Modes in Spin-1 Bose-Einstein Condensate (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Watabe, Y.Kato
  • 雑誌名: J.Low Temp.Phys. 158 ページ: 23-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exact Results for Tunneling Problems of Bogoliubov Excitations in the Critical Supercurrent State (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Takahashi, Y.Kato
  • 雑誌名: J.Low.Temp.Phys. 158 ページ: 65-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generalized Criterion for Stability of Superflow Past an Obstacle (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kato, S.Watabe
  • 雑誌名: J.Low Temp.Phys. 158 ページ: 92-98
  • 査読あり
• [学会発表] 障害物下の2次元超固体の超流動性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 穴釜剛、國見昌哉、加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会年会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 超流動固体のBogoliubov励起と超流動性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉、加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会年会
  • 発表場所: 関西学院大学(西宮市、兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 障害物下の2次元超固体の超流動性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 穴釜剛、國見昌哉、加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会年会
  • 発表場所: 関西学院大学(西宮市、兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 超流動固体のBogoliubov励起と超流動性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉、加藤雄介
  • 学会等名: Ultracold Gases : Superfluidity and Strong Correlations (USS-2012)
  • 発表場所: 東京理科大学(東京都)
  • 年月日: 2012-01-11
• [学会発表] 障害物下の2次元超固体の超流動性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 穴釜剛、國見昌哉、加藤雄介
  • 学会等名: Ultracold Gases : Superfluidity and Strong Correlations (USS-2012)
  • 発表場所: 東京理科大学(東京都)
  • 年月日: 2012-01-11
• [学会発表] Supersolidity of two-dimensional supersolids in the presence of an obstacle (2012)
  • 著者名/発表者名: 穴釜剛、國見昌哉、加藤雄介
  • 学会等名: ISSP短期研究会量子凝縮系におけるdefectとtopology
  • 発表場所: 物性研究所(千葉県)
  • 年月日: 2012-01-05
• [学会発表] 超流動安定性の新たな判定法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄介
  • 学会等名: 久保記念シンポジウム
  • 発表場所: 学士会館(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-08
• [学会発表] 異常トンネル効果と南部・ゴールドストーンモード (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄介、渡部昌平、大橋洋士
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Anomalous Tunneling in BECs and Heibenberg Magnets (2011)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Watabe S., Ohashi, Y.
  • 学会等名: Intl.Conf.on Ultra-Low Temp.Phys.(ULT2011)
  • 発表場所: Daejoen,韓国(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-22
• [学会発表] Anomalous Tunneling of Spin Wave in Heisenberg Ferromagnet (2011)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Watabe S., Ohashi, Y.
  • 学会等名: 26th Intl.Conference on Low Temperature Physics (LT26)
  • 発表場所: 北京、中国
  • 年月日: 2011-08-13
• [学会発表] Anomalous Tunneling of Spin Wave in Polar State of Spin-1 BEC (2011)
  • 著者名/発表者名: Watabe S., Kato, Y., Ohashi, Y.
  • 学会等名: 26th Intl.Conference on Low Temperature Physics (LT26)
  • 発表場所: 北京、中国
  • 年月日: 2011-08-13
• [学会発表] Dynamics of One-dimensional Supersolids (2011)
  • 著者名/発表者名: KUNIMI MASAYA, KOBAYASHI MICHIKAZU, KATO YUSUKE
  • 学会等名: 26^<th> Intl. Conf. on Low Temp. Phys.
  • 発表場所: 北京(中国)
  • 年月日: 2011-08-11
• [学会発表] Dynamics of one-dimensional supersolids (2011)
  • 著者名/発表者名: Kunimi M., Kobayashi M., Kato Y.
  • 学会等名: 26th Intl.Conf.on Low Temperature Physics (LT26)
  • 発表場所: 北京、中国
  • 年月日: 2011-08-11
• [学会発表] 1次元固体超流動相のダイナミクスII (2011)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] Dynamics of one-dimensional supersolid (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaya Kunimi
  • 学会等名: UCAM 2011
  • 発表場所: The University of Tokyo
  • 年月日: 2011-01-25
• [学会発表] Enhancement and suppression of tunneling of excitations in a spin-1 ferromagnetic BEC (2011)
  • 著者名/発表者名: Shohei Watabe
  • 学会等名: UCAM2011
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2011-01-25
• [学会発表] Stability criterion of superfluidity with spectral function of local density (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kato
  • 学会等名: the 3rd Korea-Japan helium workshop
  • 発表場所: Daejon, Korea
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] Anomalous Tunneling of Quantum particles in symmetry-broken states (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kato
  • 学会等名: 12^<th> Japanese-American Frontiers of Science Symposium
  • 発表場所: 上総アーク、千葉
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] 1次元固体超流動相のダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] スピン1スピノールBECにおけるスピン波励起の異常トンネル (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平
  • 学会等名: 日本物理学会 2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] Joseph son effects in one-dimensional super solids (2010)
  • 著者名/発表者名: KUNIMI MASAYA, NAGAI YUKI, KATO YUSUKE
  • 学会等名: QFS2010
  • 発表場所: グルノーブル(フランス)
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Josephson effect in one-dimensional supersolids (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kato
  • 学会等名: QFS2010
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Anomalous Tunneling of Spin Wave Excitations in a Spin-1 Spinor Bose-Einstein Condensate (2010)
  • 著者名/発表者名: Shohei Watabe
  • 学会等名: 2nd International Conference on Atomic Physics
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] Josephson effect in one-dimensional supersolids (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kato
  • 学会等名: Supersolids 2010
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] Scattering Problems of Low-lying Excitations in Spin-1 Bose-Einstein Condensate (2010)
  • 著者名/発表者名: Shohei Watabe
  • 学会等名: The International Workshop "Ultracold Fermi Gas : Superfluidity and Strong-Correlation(USS-2010)"
  • 発表場所: 東京 日本原子力開発機構 システム計算科学センター
  • 年月日: 2010-05-14
• [学会発表] 1次元超固体のJosephson効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉, 永井佑紀, 加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 臨界速度状態近傍におけるBogoliubov励起の透過特性-分岐理論による解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋大介, 渡部昌平, 加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 局所スペクトル関数でみる安定な超流動と臨界速度での超流動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平, 加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] Stability Criterion of Superfluidity with Dynamical Density Fluctuations (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄介, 渡部昌平
  • 学会等名: International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials
  • 発表場所: 横浜浜銀ホールViaMare
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] Superflow of one-dimensional supersolid past an obstacle (2010)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉, 永井佑紀, 加藤雄介
  • 学会等名: International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials
  • 発表場所: 横浜浜銀ホールViaMare
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] Tunneling Problems of Excitations in Spin-1 Bose-Einstein Condensate (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平, 加藤雄介
  • 学会等名: International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials
  • 発表場所: 横浜浜銀ホールViaMare
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] Transmission properties of Bogoliubov excitations near and at the critical current state (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋大介, 加藤雄介
  • 学会等名: International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials
  • 発表場所: 横浜浜銀ホールViaMare
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] 超流動の安定性に対する新たな判定法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄介
  • 学会等名: 特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」A02班研究会
  • 発表場所: 八王子セミナーハウス
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] 内部自由度を有するボース凝縮体における低エネルギー励起と非磁性不純物の散乱 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平
  • 学会等名: 特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」A02班研究会
  • 発表場所: 八王子セミナーハウス
  • 年月日: 2010-01-07
• [学会発表] STABILITY OF SUPERFLUID (2010)
  • 著者名/発表者名: Shohei Watabe
  • 学会等名: International Workshop "Theory of Quantum Gases and Quantum Coherence"
  • 発表場所: Nice, France
• [学会発表] 密度スペクトル関数を用いた超流動の安定条件 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平
  • 学会等名: 物性科学領域横断研究会 凝縮系科学の最前線
  • 発表場所: 東京大学、武田ホール
  • 年月日: 2009-11-29
• [学会発表] 局所的なスペクトル関数による超流動流の安定条件 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平
  • 学会等名: 特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」若手秋の学校2009
  • 発表場所: 熊本、阿蘇休暇村
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] 超流動状態におけるBogoliubov励起の透過反射問題:厳密な結果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋大介
  • 学会等名: 特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」若手秋の学校2009
  • 発表場所: 熊本、阿蘇休暇村
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] ポテンシャルステップ系における超流動の安定性と局所密度ゆらぎ (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋大介、加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 局所スペクトル関数による超流動の安定条件 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平、加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Generalized Criterion for Stability of Superflow Past an Object (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄介, 渡部昌平
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluids and Solids
  • 発表場所: アメリカ、ノースウェスタン大学
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] Transmission and Reflection of Collective Modes in Spin-1 Bose-Einstein Condensation (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平, 加藤雄介
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluids and Solids
  • 発表場所: アメリカ、ノースウェスタン大学
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] Exact Results for Tunneling Problems of Bogoliubov Excitations in the Critical Supercurrent State (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋大介, 加藤雄介
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluids and Solids
  • 発表場所: アメリカ、ノースウェスタン大学
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] obstacleを通過する超流動の安定性とそのcriterion (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平
  • 学会等名: 東京大学グローバルCOE未来を拓く物理科学結集教育拠点 第2回 RA自主研究会
  • 発表場所: 山梨県、河口湖
  • 年月日: 2009-07-01
• [学会発表] スピン1ボースアインシュタイン凝縮体における励起のトンネル問題 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡部昌平
  • 学会等名: 「特定領域研究」スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理A03,A04班合同研究会
  • 発表場所: 箱根、ホテルパウエル
  • 年月日: 2009-04-28
• [学会発表] Stability criterion of superfluidity in the presence of potential barrier (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄介
  • 学会等名: 「特定領域研究」スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理A03,A04班合同研究会
  • 発表場所: 箱根、ホテルパウエル
  • 年月日: 2009-04-28
• [図書] Dynamics of One-dimensional Quantum Systems : Inverse-square Interaction Models (2009)
  • 著者名/発表者名: KURAMOTO YOSHIO, KATO YUSUKE
  • 出版者: Cambrigde Univ. Press
• [図書] Dynamics of One-dimensional Quantum Systems : Inverse-square Interaction Models (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Kuramoto, Yusuke Kato
  • 総ページ数: 486
  • 出版者: Cambridge Univ.Press
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kato-yusuke-lab/
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kato-yusuke-lab/
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kato-yusuke-lab/
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kato-yusuke-1ab/