引力相互作用するボース・アインシュタイン凝縮体における多体効果の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15340129
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 上田 正仁 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70271070)
• キーワード: ボース・アインシュタイン凝縮 / 引力相互作用 / 非線形相互作用 / 低次元系 / 多体効果 / 量子ホール効果

研究概要

回転する中性原子は磁場中での荷電粒子と同じ振る舞いをする。従って、超伝導や磁場中で2次元電子気体で観測されたものと同じ現象が回転するボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)においても観測されることが期待される。このような予測のもとに、我々は高速回転する二次元BECの性質を研究した。その結果、全角運動量がN(N-1)に等しくなると励起ギャップを持つゼロエネルギーのラフリン状態が現れることを見出した。更に、ラフリン状態の上にはロトン的な1粒子励起が現れることが見出された。ヘリウムとは異なり、このスペクトルはフォノン構造をもたない。分数量子ホール系においても同様にフォノンブランチを持たないロトンスペクトルが観測されているが、これは長距離クーロン相互作用によるヒグスメカニズムであるという予測がなされている。今回、短距離相互作用をする系において同様な構造が見出された事は新たな知見をもたらすものと期待される。

研究成果

• [文献書誌] T.Nakajima, M.Ueda: "Energy gaps and roton structure above the Laughlin state of a rotating dilute Bose-Einstein condensate"Phys.Rev.Lett.. vol.91. 140401(1)-140401(4) (2003)
• [文献書誌] H.Saito, M.Ueda: "Dynamically Stabilized Bright Solitons in a Two-Dimensional Bose-Einstein Condensate"Phys.Rev.Lett.. vol.90. 040403(1)-040403(4) (2003)
• [文献書誌] R.Kanamoto, H.Saito, M.Ueda: "Quantum Phase Transition in one-dimensional Bose-Einstein condensates with attractive interactions"Phys.Rev.. A.vol.67. 013608(1)-013608(7) (2003)
• [文献書誌] K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda: "Nonlinear dynamics of vortex lattice formation in a rotating Bose-Einstein condensate"Phys.Rev.. A vol.67. 033610(1)-033610(14) (2003)
• [文献書誌] H.Terashima, M.Ueda: "Einstein-Podolsky-Rosen correlation seen from moving observers"Quantum Inf.Comput.. vol.3. 224-228 (2003)
• [文献書誌] H.Terashima, M.Ueda: "Relativistic Einstein-Podolsky-Rosen crrelation and Bell's inequality"International Journal of Quantum Information (IJQI). vol.1. 93-114 (2003)
• [文献書誌] K.Kasamatsu, M.Tsubota, M.Ueda: "Vortex phase diagram in rotating two-component Bose-Einstein condensates"Phys.Rev.Lett.. vol.91. 150406(1)-150406(4) (2003)
• [文献書誌] R.Kanamoto, H.Saito, M.Ueda: "Stability of the quantized circulation of an attractive Bose-Einstein condensates in a rotating torus"Phys.Rev.. A vol.68. 043619(1)-043619(12) (2003)
• [文献書誌] H.Saito, M.Ueda: "Measurement-induced spin squeezing in a cavity"Phys.Rev.. A vol.68. 043820(1)-043820(9) (2003)
• [文献書誌] H.Saito, M.Ueda: "Split-merge cycle, fragmented collapse, and vortex disintegration in rotating Bose-Einstein condensates with attractive interactions"Phys.Rev.. A69. 013604(1)-013604(10) (2004)