気体ボース凝縮体中への高次渦度量子渦の形成およびダイナミクスの解明

• 研究課題/領域番号: 25400420
• 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: 日本大学
• 研究代表者: 桑本 剛 日本大学, 理工学部, 准教授 (10337909)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ボース・アインシュタイン凝縮体 / 量子渦 / 幾何学的位相 / 多重渦度量子渦 / ベリー位相 / ベリーの位相 / 動的不安定性

研究成果の概要

ルビジウム87ボース・アインシュタイン凝縮体（BEC）中に渦度4量子渦を生成し，その崩壊ダイナミクスのBEC原子密度依存性を調べた。渦度4量子渦は位相幾何学的方法で生成した。BEC原子密度は光ポテンシャルを用いて制御した。渦度4量子渦が崩壊して発生する4つの渦度1量子渦の直線配列および三角形配列を観測した。三角形配列は直線配列した数の3%程度の発生確率であったが，今回初めて観測に成功した。また，BEC原子密度制御によって渦度4量子渦の寿命延長に成功した。さらに，今まで観測されていない高原子密度領域での渦度4量子渦崩壊ダイナミクスを系統的に調査し，理論予想と一致する結果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Density Dependence of Charge-4 Vortex Splitting in Bose–Einstein Condensates (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Shibayama, A. Tsukada, T. Yoshihara, and T. Kuwamoto
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 85 号: 5 ページ: 054401-054401
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.054401
  • NAID: 40020820716
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 渦度4量子渦の崩壊モードの凝縮体原子密度依存性II (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴山均，吉原孝久，桑本剛
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市泉区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 渦度4量子渦の崩壊の凝縮体原子密度依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴山均，吉原孝久，桑本剛
  • 学会等名: 第59回日本大学理工学部学術講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-12-05
• [学会発表] コンパクトな 87Rb原子ボース・アインシュタイン凝縮体生成システムのためのレーザー冷却および原子観測装置の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江口真未，桑本剛
  • 学会等名: 第59回日本大学理工学部学術講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-12-05
• [学会発表] 渦度4量子渦の崩壊モードの凝縮体原子密度依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴山均，吉原孝久，桑本剛
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 幾何学的方法によるQUICトラップに捕獲されたボース凝縮体中への渦生成II (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴山 均，吉原孝久，桑本 剛
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] ボース＝アインシュタイン凝縮体中の渦度4量子渦のダイナミクス観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴山 均，吉原孝久，桑本 剛
  • 学会等名: 日本大学理工学部先端材料科学センター第23回材料科学に関する若手フォーラム
  • 発表場所: 日本大学理工学部
  • 年月日: 2015-02-15
• [学会発表] コンパクトな87Rb原子ボース・アインシュタイン凝縮体生成システム構築のためのレーザー冷却装置の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江口真未，桑本 剛
  • 学会等名: 平成26年度日本大学理工学部学術講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] ハイブリッドトラップによる87Rb原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体の生成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉原孝久，柴山 均，桑本 剛
  • 学会等名: 平成26年度日本大学理工学部学術講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] スピノールBEC中へのgiant vortexの生成
  • 著者名/発表者名: 柴山均，桑本剛
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [備考] 量子光学研究室原子光学グループ
  • URL: http://www.quant-ph.cst.nihon-u.ac.jp/~kuwamoto/