光格子中の冷却原子気体における新奇超流動現象の研究

• 研究課題/領域番号: 25400419
• 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: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 二国 徹郎 東京理科大学, 理学部, 教授 (50360160)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013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: 冷却原子気体 / 光格子 / 超流動 / Bose-Einstein凝縮 / 量子渦格子 / 集団励起 / 量子相転移 / スピン自由度 / 励起スペクトル

研究成果の概要

光格子中の冷却原子気体における新奇超流動現象を理論的に研究した。Bose原子気体については、ヒッグスモードに対するポテンシャル障壁の効果を調べ、ヒッグス束縛状態の存在と南部・ゴールドストーンモードのトンネル現象におけ非対称ピークの出現を見出した。また、スピン-1Bose気体の量子相と素励起スペクトルの関係を明らかにした。Fermi原子気体については、カゴメ格子中において非一様な超流動状態が実現すること、蜂の巣格子中では安定なヒッグスモードが出現することを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Formation of Vortex Lattices in Superfluid Bose Gases at Finite Temperatures (2016)
  • 著者名/発表者名: EmiKo Arahata, Tetsuro Nikuni
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 183 号: 3-4 ページ: 191-191
  • DOI: 10.1007/s10909-016-1559-z
  • NAID: 130006711533
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fano resonance through Higgs bound states in tunneling of Nambu-Goldstone modes (2015)
  • 著者名/発表者名: Takers Nakayama, Ippei Danshita, Tetsuro Nikuni, Shunji Tsuchiya
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 92 号: 4 ページ: 043610-043610
  • DOI: 10.1103/physreva.92.043610
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exact Analysis of a One-Dimensional Weakly Repulsive Bose-Fermi Mixture (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kaminaka, J. Sato, T. Nikuni
  • 雑誌名: JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS 巻: 175 号: 1-2 ページ: 287-294
  • DOI: 10.1007/s10909-013-0993-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elementary excitations of antiferromagnetic spin-1 bosons in an optical lattice (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shinozaki, S. Tsuchiya, S. Abe, T. Ozaki, and T. Nikuni
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 175 号: 1-2 ページ: 236-242
  • DOI: 10.1007/s10909-013-0960-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] heory of the Two-Particle Emission from Superfluid Fermi Gases in the BCS-BEC Crossover (2014)
  • 著者名/発表者名: Emiko Arahata, Tetsuro Nikuni
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW A 巻: 90 号: 4 ページ: 053601-053601
  • DOI: 10.1103/physreva.90.043601
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Flow-Induced Charge Modulations in Superfluid Atomic Fermions Loaded into an Optical Kagome Lattice (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamamoto, Chika Sato, Tetsuro Nikuni, and Shunji Tsuchiya
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 号: 14 ページ: 145304-145304
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.145304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higgs mode in a superfluid of Dirac fermions (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunji Tsuchiya, R. Ganesh, and Tetsuro Nikuni
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 88 号: 1 ページ: 14527-14527
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.014527
  • 査読あり
• [学会発表] 粒子・正孔対称性が僅かに破れた超流動体の集団励起を記述する場の量子論の定式化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 段下一平, 中山健, 二国徹郎, 土屋俊二
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 調和トラップ中のフェルミ超流動体におけるHiggsモードの振る舞い (2016)
  • 著者名/発表者名: 時本純, 土屋俊二, 二国徹郎
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 二次元有限温度Bose 凝縮体におけるダークソリトン (2016)
  • 著者名/発表者名: 大屋裕紀，渡部昌平，二国徹郎
  • 学会等名: 日本物理学会第71 回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 調和トラップ中のBECにおける四重極モード・シザースモード間の非線形カップリングの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 溝口貴広, 渡部昌平, 二国徹郎
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 二成分Fermi-Fermi混合気体の集団励起 -collisionless領域から流体力学領域まで- (2015)
  • 著者名/発表者名: 成嶌優人, 渡部昌平, 二国徹郎
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Formation of Vortex Lattice in Superfluid Bose Gases at Finite Temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: Emiko Arahata, Tetsuro Nikuni
  • 学会等名: 2015 International Symposium on Quantum Fluids and Solids
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2015-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] ヒッグス束縛状態を介する南部ゴールドストーンモードの非対称共鳴トンネル現象 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山健，段下一平，二国徹郎，土屋俊二
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 異方的調和トラップ中のBECにおける様々な集団モードの同時励起の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 溝口貴広，二国徹郎，渡部昌平，山崎将大，盛永篤郎
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 3次元フェルミ超流動体におけるHiggsモードの振舞い (2014)
  • 著者名/発表者名: 時本純，二国徹郎
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Higgs mode in a superfluid of Dirac fermions (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Tsuchiya, R. Ganesh, T. Nikuni
  • 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: 2014-06-23 – 2014-06-25
• [学会発表] Tunneling Higgs mode and Nambu-Goldstone mode in Bose condensates in optical lattices (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama, S. Tsuchiya, T. Nikuni
  • 学会等名: Higgs Modes in Condensed Matter and Quantum Gases
  • 発表場所: Higgs Modes in Condensed Matter and Quantum Gases
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-25
• [学会発表] Higgs mode in a trapped superfluid Fermi gas (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Tokimoto, S. Tsuchiya, T. Nikuni
  • 学会等名: Higgs Modes in Condensed Matter and Quantum Gases
  • 発表場所: Higgs Modes in Condensed Matter and Quantum Gases
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-25
• [学会発表] Lieb格子中におけるフェルミ原子気体の超流動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤愛，伊良皆拓，土屋俊二，二国徹郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 有限温度における超流動Bose原子気体の量子渦格子形成ダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒畑恵美子，二国徹郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Elementary excitations of antiferromagnetic spin-1 bosons in an optical lattice (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Shinozaki, S. Tsuchiya, S. Abe, T. Ozaki, and T. Nikuni
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluids and Solids
  • 発表場所: Matsue, Japan
• [学会発表] Fermi superfluid on the Lieb lattice (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Sato, H. Iramina, S. Tsuchiya, and T. Nikuni
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluids and Solids
  • 発表場所: Matsue, Japan
• [学会発表] The Higgs amplitude mode in a superfluid of Dirac fermions (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Tsuchiya, R. Ganesh, and T. Nikuni
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Fluids and Solids
  • 発表場所: Matsue, Japan