不均一ボース・アインシュタイン凝縮系における超流動・超固体の安定性と密度ゆらぎ

• 研究課題/領域番号: 24540361
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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, 総合文化研究科, 准教授 (20261547)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 超流動 / 量子渦 / 臨界速度 / 密度揺らぎ / エネルギーランドスケープ / ボース・アインシュタイン凝縮 / 分岐理論 / スワローテール / 擬弧長法 / ソリトン / 動的密度ゆらぎ / 位相欠陥 / ジョセフソン効果 / 安定性 / グロスピタエフスキー方程式 / ボゴリューボフ方程式 / 密度ゆらぎ / サドルノード分岐

研究成果の概要

粘性がなく、熱の発生がないマクロな流れのことを超流動と呼ぶ。超流動状態は遅い流れでは安定であり、ある限界速度（臨界速度と呼ぶ）を超えると、渦の生成を伴い崩壊することが知られている。安定あるいは準安定であった超流動状態が崩壊する様子は、安定な状態と不安定な状態がどのようにつながっているかを示す「地図」を得ることで見通しよく理解できる。地図における標高は今の場合各状態のエネルギーに対応し、その地図のことをエネルギーランドスケープと呼ぶ。超流動崩壊に関連したランドスケープがこれまでに知られていたものとは違うことを示したのが本研究の成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Metastability, excitations, fluctuations, and multiple-swallowtail structures of superfluid of a Bose-Einstein condensate in the presence of a uniformly moving defect (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaya Kunimi and Yusuke Kato
  • 雑誌名: Physicall Review A 巻: 91 ページ: 0-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超流動、ボース・アインシュタイン凝縮、密度ゆらぎ (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄介 渡部昌平
  • 雑誌名: 日本物理学会会誌 巻: 70 ページ: 0-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle Propagator of Spin Calogero-Sutherland Model (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryota Nakai and Yusuke Kato
  • 雑誌名: Journal of Physics A 巻: 47 号: 30 ページ: 305205-305205
  • DOI: 10.1088/1751-8113/47/30/305205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precursor Phenomena of Nucleations of Quantized Vortices in the Presence of a Uniformly Moving Obstacle in Bose-Einstein Condensates (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaya Kunimi and Yusuke Kato
  • 雑誌名: J. Low 丁emp. Phys 巻: 175 号: 1-2 ページ: 201-207
  • DOI: 10.1007/s10909-013-0964-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability Criterion for Superfluidity in the light of Density Spectral Function (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Watabe, Y. Kato
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 88 号: 6 ページ: 63612-63612
  • DOI: 10.1103/physreva.88.063612
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mean-field and stability analysis of two-dimensional flowing soft-core bosons modeling a supersolid (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaya Kunimi and Yusuke Kato
  • 雑誌名: Physical Review B Rapid communications 巻: 89 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.060510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation Transport through a Domain Wall in a Bose-Einstein Condensate (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Watabe, Y. Kato, Y.Ohashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 86 号: 2
  • DOI: 10.1103/physreva.86.023622
  • 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: S. Watabe, Y. Kato and Y. Ohashi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 400 号: 1 ページ: 012079-012079
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/1/012079
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of one-dimensional supersolids (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaya Kunimi, Michikazu Kobayashi, Yusuke Kato
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 400 号: 1 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/1/012037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Tunneling of Spin Wave in Heisenberg Ferromagnet (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, S. Watabe and Y. Ohashi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 400 号: 3 ページ: 032036-032036
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/3/032036
  • 査読あり
• [学会発表] 不均一ポテンシャル中の超流動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 越田真史 加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] トーラス中 BEC における多重 swallowtail 構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉, 加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 不均一ポテンシャル中のボース系の超流動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 越田真史 加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 中部大学、春日井市、愛知県
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] Transmission and scattering properties of Nambu-Goldstone (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kato
  • 学会等名: Higgs modes in condensed matter and quantum gases
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所、京都
  • 年月日: 2014-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] Superfluidity of a Bose system in a non-uniform potential (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Koshida
  • 学会等名: Higgs modes in condensed matter and quantum gases
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所、京都
  • 年月日: 2014-06-24
• [学会発表] Stability Analysis of two-dimensional Bose-Einstein condensates in the presence of a Gaussian potential (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kunimi and Y. Kato
  • 学会等名: 44th Annual Damop Meeting
  • 発表場所: Quebec City Convention Center, Quebec city, Quebec, Canada
• [学会発表] Stability Analysis of two-dimensional Bose-Einstein condensates in the presence of a Gaussian potential (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kunimi and Y. Kato
  • 学会等名: Statphys25
  • 発表場所: Seoul National University, Seoul, Korea
• [学会発表] Precursor phenomena of nucleations of quantized vortices in the presence of a uniformly moving obstacle in Bose-Einstein condensates (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kunimi and Y. Kato
  • 学会等名: QFS2013
  • 発表場所: くにびきメッセ、松江、島根
• [学会発表] 量子渦生成にともなう超流動崩壊の前駆現象 (2013)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉、加藤雄介
  • 学会等名: 熱場の量子論とその応用
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所、京都市、京都府
• [学会発表] 量子渦生成にともなう超流動崩壊の前駆現象としての密度ゆらぎ (2013)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉、加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学、徳島市、徳島県
• [学会発表] 空間的に不均一なBose 凝縮体の超流動臨界速度近傍における動的密度揺らぎの解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 國見昌哉, 加藤雄介
  • 学会等名: 日本物理学会第68 回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県、東広島市）
• [学会発表] Excitation spectrum and stability analysis of a supersolid (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaya Kunimi and Yusuke Kato
  • 学会等名: QFS2012
  • 発表場所: ランカスター大学(イギリス)
• [学会発表] Josephson effect in two-dimensional supersolids (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Anagama, M. Kunimi and Y. Kato
  • 学会等名: QFS2012
  • 発表場所: ランカスター大学(イギリス)
• [学会発表] 2 次元超流動固体の超流動流状態の安定性および励起状態の解析 (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2012秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学(神奈川県、横浜市)
• [学会発表] 超流動の安定性と分岐理論 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤雄介
  • 学会等名: 基研研究会2012非平衡系の物理
  • 発表場所: 京都大学（京都府、京都市）
  • 招待講演
• [備考] 加藤雄介研究室
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kato-yusuke-lab/
• [備考] 加藤雄介研究室
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kato-yusuke-lab/