| 研究課題/領域番号 |
24KJ0062
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京科学大学 |
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研究代表者 |
藤井 啓資 東京科学大学, 理学院, 助教
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2026年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 冷却原子系 / 非平衡ダイナミクス / ポーラロン / 流体力学 / パターン形成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子多体系が示す豊かな現象を理解することは，現代物理における最重要課題のひとつであるが，膨大な数の粒子のダイナミクスを量子力学に従って解き明かすことは難しい．その困難に対するアプローチのひとつが，注目する部分系に着目した有効的なモデルを構築し解析することである．この際，他の自由度を環境と見做せる場合には，系は量子開放系として記述される．量子多体系がどのような量子開放系に縮約され，その量子開放系がどのようなダイナミクスを示すのかを理解することが，量子多体系を理解するために重要である．
本研究では，実験的な高い制御性を有する冷却原子系を活用し，量子系への散逸効果を系統的に調べる．
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| 研究実績の概要 |
量子媒質中に存在する不純物粒子は、媒質中の励起を纏い、ポーラロン呼ばれる準粒子として振る舞う。本年度は、有限温度の量子気体中に浮かべられた2つのポーラロン間に誘導される相互作用について研究を行った。有限温度の媒質中では、有限温度効果によって不純物間の相関が減衰する。この効果は誘導相互作用の虚部として記述可能であり、通常の誘導相互作用を実部とした複素相互作用として統一的な枠組みで議論できる。本研究では冷却原子気体中の不純物に対してこの虚部を計算し、長距離において普遍的なべき乗則的振る舞いを示すことを明らかにした。
また、本課題の申請時に記載した内容とは異なるが、冷却原子系が持つ高い実験的制御性を活かした非平衡ダイナミクスに関連する研究として、「流体力学的アトラクターの実現提案」および「周期駆動によるパターン形成」についても研究を進めた。
流体力学アトラクターに関する研究では、重イオン衝突実験で報告されていたアトラクター的振る舞いを冷却原子系において実現・検証する方法を提案した。周期駆動を用いたパターン形成に関する研究は、ドイツの実験グループとの共同研究である。この研究では、原子間相互作用を周期的に駆動したBose-Einstein凝縮系で実験的に観察されたパターン形成現象を対象に、申請者がその現象を記述する理論的枠組みを構築し、実験データとの一貫性を示した。
いずれの研究成果も、米国物理学会誌に掲載済みである。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
申請書に記載した研究計画から少し変更点があるが、本研究課題のメインテーマである「冷却原子系の制御性を活用した非平衡ダイナミクス」の研究を行い、複数の論文掲載を達成しことを踏まえて、進捗状況として「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
10月に異動し、研究環境が変わったことに伴い、研究の推進方策を見直している。本研究課題のメインテーマとしている「冷却原子系の制御性を活用した非平衡ダイナミクスの研究」という点の変更は予定していない。その一方で，新環境で得られる知見を活かして，細かな研究内容については適宜見直していく予定である。
また、初年度には、本研究課題開始以前の研究の予期せぬ発展があり、いくつかの成果を得て、論文掲載を達成した。これらの発展を取り込み、本課題研究のさらなる充実を目指す予定である。
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