フェルミ粒子を含む原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体のダイナミックス

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14540380
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 藪 博之 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (60202371)
• 研究分担者: 丸山 智幸 日本大学, 生物資源科学部, 助教授 (50318391) ; 鈴木 徹 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (20175409)
• キーワード: 量子多体系 / 原子気体 / ボース・アインシュタイン凝縮 / フェルミ気体 / 集団励起 / 強磁性 / 有限多体系 / 計算物理

研究概要

本年度は研究計画に基づき、以下の研究をおこない成果を発表した。
これにより、研究計画調書に記載した本年度の研究計画はほぼ達成された。
1.有限ボース・フェルミ凝縮体の励起状態の乱雑位相近似による計算:
標記の系の励起状態を計算する基礎として、調和振動子ポテンシャル中に束縛された相互作用するボース・フェルミ原子系の平均一体準位(1千〜1万個)をHartree-Fock方程式を解いて求め、それを基礎として乱雑位相近似により系の励起状態を計算した。この計算に用いる近似法を開発、K原子系を対象として計算機での数値計算を行った。これよりエネルギーの重みを付けた和を計算、統計理論に基づく従来の結果と比較し、よい一致をえた。励起状態は非常にソフトな分布をすることがこの計算により初めて示され、その物理的性質を議論した。この成果を国際会議で発表、論文として発表した。
2.有限ボース・フェルミ凝縮体のシミュレーション:
有限ボース・フェルミ凝縮体の運動を時間発展を追いかけ計算する計算機プログラムを開発。これは凝縮ボース原子を時間依存Gross-Pitaevski方程式・フェルミ粒子の密度をVlasov方程式で解くもので、量子多体系の時間発展プログラムとして新しいものである。このプログラムを実行し、温度ゼロでの単極振動の計算、振幅に新しい減衰が存在することを発見した。これらの結果を国際会議で発表、論文を執筆中である。
3.上記の研究課程において派生した研究:
a)スピン自由度が宿退した有限2成分フェルミ原子系では大きい粒子数で偏極した状態(集団強磁性状態)が安定になる可能性を指摘、それが起こる条件を理論的にもとめた。この結果は論文として発表した。b)ボース凝縮の理論を高密度核物質系におけるカラー超伝導系に適用し、結果を論文として発表した。

研究成果

• [文献書誌] T.Sogo, K.Miyakawa, T.Suzuki, H.Yabu: "Random-phase approximation Study of Collective Excitations in the Bose-Fermi Mixed Condensate of Alkali-Metal Guses"Physical Review. A66. 013618-1-013618-12 (2002)
• [文献書誌] T.Sogo, H.Yabu: "Collective Ferromugnetism in Two-component Fermi-degenerate Gas trapped in Finite Potential"Physical Review. A66. 043611-1-043611-6 (2002)
• [文献書誌] E.NMakano, H.Yabu, T.Suzuki: "Color-SU(3)-Ginzburg-Landau Effective Potential for Order Parameter with 3×3 Symmetry"Journal of Physics G :Nud. Part. Phys.. 29. 391-508 (2003)
• [文献書誌] T.Maruyama, H.Yabu, T.Suzuki: "Time-Dependent Dynamics of the Bose-Fermi Mixed Condensed system"Proceedings of International Conference CM2002.
• [文献書誌] T.Sogo, H.Yabu: "Collective ferromagnetic states of degenerated atomic Fermi gas with two components in a trapping potential"Physica B : Condensed Matter.
• [文献書誌] T.Sogo, T.Miyakawa, T.Suzuki, H.Yabu: "RPA study of collective excitutions in the Bose-Fermi mixed atomic gases with large excess of bosons"Physica B : Condensed Matter.