新しい量子乱流研究の開拓と構築

• 研究課題/領域番号: 22740219
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 京都大学 (2013); 東京大学 (2010-2012)
• 研究代表者: 小林 未知数 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50433313)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 量子渦 / 量子流体 / 乱流 / トポロジー / 量子乱流 / トポロジカル欠陥 / 臨界状態 / ユニバーサリティ / 臨界指数 / 秩序化ダイナミクス

研究概要

超流動液体ヘリウムや冷却原子気体のようないわゆる量子流体中の渦は、大きさが全てそろった量子渦となり、その量子渦が複雑に絡み合った状態として量子乱流が実現される。量子渦はトポロジカル欠陥とも呼ばれ、宇宙の急速な冷却によって多数生じたと予言される宇宙ひもや、乱れた液晶中の転傾と呼ばれる線状の欠陥のような他のトポロジカルとよく似た構造を持っている、本研究では、このような様々な種類のトポロジカル欠陥による様々な種類の量子乱流状態を、ローレンツ対称性をキーワードに大きく２つのタイプに分類することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Torus knots as Hopfions (2014)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 728 ページ: 314-318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vortex polygons and their stabilities in Bose-Einstein condensates and field theory (2014)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: J. Low. Temp. Phys 巻: 175 ページ: 208-215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kelvin modes as Nambu-Goldstone modes along superfluid vortices and relativistic strings : finite volume size effects (2014)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys 巻: 021B01 ページ: 1-6
  • NAID: 120005466629
  • 査読あり
• [雑誌論文] Torus knots as Hopfions (2014)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 728 ページ: 314-318
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.12.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vortex polygons and their stabilities in Bose-Einstein condensates and field theory (2014)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 175 号: 1-2 ページ: 208-215
  • DOI: 10.1007/s10909-013-0977-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kelvin modes as Nambu-Goldstone modes along superfluid vortices and relativistic strings: finite volume size effects (2014)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 021B01 号: 2 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu017
  • NAID: 120005466629
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Winding Hopfion on R^2 x S^1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Nucl. Phys. B 巻: 876 ページ: 605-618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractional vortex molecules and vortex polygons in a baby Skyrme model (2013)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 87
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sine-Gordon kins on a domain wall ring (2013)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 87
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum hydrodynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tsubota, Michikazu Kobayashi, and Hiromitsu Takeuchi
  • 雑誌名: Phys. Rep 巻: 522 ページ: 191-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Winding Hopfion on R^2 x S^1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Nuclear Physics B 巻: 876 号: 2 ページ: 605-618
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysb.2013.08.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractional vortex molecules and vortex polygons in a baby Skyrme model (2013)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 87 号: 12 ページ: 125013-125013
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.125013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sine-Gordon kinks on a domain wall ring (2013)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 87 号: 8 ページ: 85003-85003
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.085003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of inertial vortices in multicomponent Bose-Einstein condensates (2012)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Nakamura, Doniyor Babajanov, Davron Matrasulov, and Michikazu Kobayashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 86
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abe homotopy classification of topological excitations under the topological influence of vortices (2012)
  • 著者名/発表者名: Shingo Kobayashi, Michikazu Kobayashi, Yuki Kawaguchi, Muneto Nitta, and Masahito Ueda
  • 雑誌名: Nucl. Phys. B 巻: 856 ページ: 577-606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum hydrodynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tsubota
  • 雑誌名: Physics Reports 巻: 522 号: 3 ページ: 191-238
  • DOI: 10.1016/j.physrep.2012.09.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of inertial vortices in multicomponent Bose-Einstein condensates (2012)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Nakamura
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 86 号: 5
  • DOI: 10.1103/physreva.86.053613
• [雑誌論文] Abe homotopy classification of topological excitations under the topological influence of vortices (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kobayashi
  • 雑誌名: Nucl. Phys. B 巻: 856 号: 2 ページ: 577-606
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysb.2011.11.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kenichi Kasamatsu, and Vanderlei Salvador Bagnato (2011)
  • 著者名/発表者名: Jorge A. Seman, Emanuel A. L. Henn, Rodrigo Figueiredo Shiozaki, Giacomo Roati, Freddy Jackson Poveda-Cuevas, Kilvia M. F. Magalhaes, Vyacheslav I. Yukakolv, Makoto Tsubota, Michikazu Kobayashi, Kenichi Kasamatsu
  • 雑誌名: Laser Phys. Lett 巻: 8 ページ: 691-696
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physics of non-Abelian vortices in Bose-Einstein condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser 巻: 297
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collision Dynamics of Non-Abelian Vortices in Spinor Bose-Einstein Condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi, Yuki Kawaguchi, Muneto Nitta, and Masahito Ueda
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys 巻: 162 ページ: 299-306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Route to tubulence in a trapped Bose-Einstein condensate (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Soman, E. llenn, R, Shiozaki, G. Roati, F. Poveda-Cuevas, K, Magalhaes, V, Yukalov, M, Tsubota, M, Kobayashi, K, Kasamatsu, V, Bagnato
  • 雑誌名: Laser Physics Letters 巻: 8 ページ: 691-696
  • DOI: 10.1002/lapl.201110052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physics of non-Abelian vortices in Bose-Einstein condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi
  • 雑誌名: Journal of Pysics Conforence Series 巻: 297 ページ: 012013-012013
  • DOI: 10.1088/1742-6596/297/1/012013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collision Dynamics of Non-Abelian Vorticesin Spinor Bose-Einstein Condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, Y. Kawaguchi, M. Nitta,
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 162 ページ: 299-306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collision Dynamics of Non-Abelian Vortices in Spinor Bose-Einstein Condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Kobayashi, Y.Kawaguchi, M.Nitta, M.Ueda
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 162 ページ: 299-306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological Excitations in Spinor Bose-Einstein Condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kawaguchi, Michikazu Kobayashi, Muneto Nitta, and Masahito Ueda
  • 雑誌名: Prog. Theor. Phys. Suppl 巻: 186 ページ: 455-462
  • NAID: 110008143475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasi-Nambu-Goldstone Modes in Bose-Einstein Condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun Uchino, Michikazu Kobayashi, Muneto Nitta, and Masahito Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle creation in Bose-Einstein condensates : Theoretical formulation based on conserving gapless mean-field theory (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasunari Kurita, Michikazu Kobayashi, Hideki Ishihara, and Makoto Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bogoliubov theory and Lee-Huang-Yang corrections in spin-1 and spin-2 Bose-Einstein condensates in the presence of the quadratic Zeeman effect (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun Uchino, Michikazu Kobayashi, and Masahito Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] スピノル・ボース・アインシュタイン凝縮で実現する非可換量子渦と, その衝突ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林 未知数, 川口由紀, 新田宗土, 上田正仁
  • 雑誌名: 日本物理学会誌@最近の研究から 巻: 65(8月号) ページ: 625-627
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非可換量子渦の衝突ダイナミクスとラング渦形成のダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林 未知数
  • 雑誌名: 物性研究 巻: 94 ページ: 53-83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bogoliubov theory and Lee-Huang-Yang corrections in spin-1 and spin-2 Bose-Einstein condensates in the presence of the quadratic Zeeman effect (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Uchino, M.Kobayashi, M Ueda
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle creation in Bose-Einstein condensates : Theoretical formulation based on conserving gapless mean-field theory (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kurita, M.Kobayashi.H.Ishihara, M Tsubota
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasi-Nambu-Goldstone Modes in Bose-Einstein Condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Uchino, M.Kobayashi, M.Nitta, M.Ueda
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological Excitations in Spinor Bose-Einstein Condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kawaguchi, M.Kobayashi, M.Nitta, M.Ueda
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement 巻: 186 ページ: 455-462
  • NAID: 110008143475
  • 査読あり
• [雑誌論文] スピノル・ボース・アインシュタイン凝縮で実現する非可換量子渦と、その衝突ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数, 川口由紀, 新田宗土, 上田正仁
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 65 ページ: 625-628
  • 査読あり
• [学会発表] イジング型 O(3) 非線形シグマ模型におけるドメイン壁に局在した南 部・ゴールドストーンモード (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数、新田宗土
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Topological excitations and dynamical behavior in Bose-Einstein condensates and other systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi
  • 学会等名: International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
  • 発表場所: Culture Resort Festone, Japan
• [学会発表] イジング型O(3)非線形シグマ模型におけるドメイン壁に局在した南部・ゴールドストーンモード (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数, 新田宗土
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] ②成分ボース凝縮体における渦多角形の安定性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数, 新田宗土
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] FaddeevSkyrme模型の新しいソリトン解 : XY型の場合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数, 新田宗土
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学
• [学会発表] Vortex polygons and their stabilities in Bose-Einstein condensates and field theory (2013)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluids and Solids
  • 発表場所: Kunibiki Messe, Matue, Japan
• [学会発表] Topological excitations and dynamical behavior in Bose-Einstein con- densates and other systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi
  • 学会等名: International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
  • 発表場所: Culture Resort Festone, Okinawa, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 2 成分ボース凝縮体における渦多角形の安定性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数、新田宗土
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Faddeev-Skyrme 模型の新しいソリトン解:XY 型の場合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数、新田宗土
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学
• [学会発表] BECにおける量子渦および最子乱流(泥肴儡埀) (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数
  • 学会等名: 日本物理学会第67年年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 3次元O(2)模型の相秩序化ダイナミクスにおける臨界緩和、動的緩和および有限サイズスケーリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数
  • 学会等名: 日本物理学会第67年年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 量子渦の渦心における内部自由度の幾何学的決定法およびスピノル・ボース凝縮への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数, 小林伸吾, 新田宗土, 川口由紀, 上田正仁
  • 学会等名: 日本物理学会2012年年次大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] 3次元O(2)模型の相秩序化ダイナミクスにおける臨界緩和, 動的緩和および有限サイズスケーリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数, Leticia F. Cugliandolo
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
• [学会発表] BECにおける量子渦および量子乱流 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
• [学会発表] Vortex Tiling in Spin-2 Spinor Bose-Einstein Condensates (2012)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi
  • 学会等名: Quantized Flux in Tightly Knotted and Linked Systems
  • 発表場所: Issac Newton Institute for Mathematical Science, United Kingdom
• [学会発表] 量子渦の渦芯における内部自由度の幾何学的決定法およびスピノル・ボース凝縮への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス、神奈川県
• [学会発表] Vortex tiling in Spin-2 Spinor Bose-Einstein Condensates (2012)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi
  • 学会等名: Quantized Flux in Tightly Knotted and Linked Systems
  • 発表場所: Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences, United Kingdom
• [学会発表] Non-Abelian Vortices and Their Non-equilibrium Dynamics in Bose-Einstein Condensates with Spins (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi
  • 学会等名: Quarks and Hadrons under Extreme Conditions - Ilattiee
  • 発表場所: Keio University (東京都)
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] トポ・ジカル欠陥に支配される非平衡物理部聴慟濱 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数
  • 学会等名: 非平衡系の物理-ミクロとマクロの架け橋
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] Non-Abelian Vortices and Their Non-equilibrium Dynamics in Bose-Einstein Condensates with Spins, Quarks and Hadrons under Extreme Conditions - Lattice QCD, Holography, Topology, and Physics (2011)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi
  • 学会等名: RHIC/LHC
  • 発表場所: Keio University, Japan
• [学会発表] トポロジカル欠陥に支配される非平衡物理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数
  • 学会等名: 非平衡系の物理-ミクロとマクロの架け橋-
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
• [学会発表] Physics of topological excitation in Bose-Einstein condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Kobayashi
  • 学会等名: Statphys-Kolkata VII
  • 発表場所: Kolkata, India
  • 年月日: 2010-11-28
• [学会発表] Non-abelian vortices in spinor Bose-Einstein condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Kobayashi, Y.Kawaguchi, M.Nitta, M.Ueda
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluid and Solids
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2010-08-07
• [学会発表] Collision Dynamics of Non-Abelian Vortices in Spin-2 Spinor Bose-Einstein Condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Kobayashi, Y.Kawaguchi, M.Nitta, M.Ueda
  • 学会等名: 19^<th> International Laser Physics Workshop
  • 発表場所: Foz do Iguazu, Brazil
  • 年月日: 2010-07-09
• [学会発表] Physics of topological excitations in Bose-Einstein condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi
  • 学会等名: Statphys-Kolkata VII
  • 発表場所: Kolkata, India
• [学会発表] Nonabelian vortices in spinor Bose-Einstein condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi, Yuki Kawaguchi, Muneto Nitta, and Masahito Ueda
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluids and Solids
  • 発表場所: Grenoble, France
• [学会発表] Collision Dynamics of Non-Abelian Vortices in Spin-2 Spinor Bose-Einstein Condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: Michikazu Kobayashi, Yuki Kawaguchi, Muneto Nitta, and Masahito Ueda
  • 学会等名: 19th International Laser Physics Workshop
  • 発表場所: Foz do Iguazu, Brazil
• [学会発表] 非可換量子乱流 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林未知数, 川口由紀, 新田宗土, 上田正仁
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
• [図書] Quantized vortices in superfluid helium and atomic BoseEinstein condensates, Novel Superfluids (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tsubota, Kenichi Kasamatu, and Michikazu Kobayashi
  • 出版者: Oxford University Press
• [図書] Quantized vortices in superfluid helium and atomic Bose-Einstein condensates (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tsubota, Kenichi Kasamatsu, and Michikazu Kobayashi
  • 総ページ数: 96
  • 出版者: Oxford University Press
• [図書] Novel Superfluids Volume 1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tsubota
  • 総ページ数: 96
  • 出版者: Oxford University Press
• [備考]
  • URL: http://kamuy.c.u-tokyo.ac.jp/michikaz/publication_j.html