| 研究課題/領域番号 |
16540347
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| 研究機関 | 大阪市立大学 |
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研究代表者 |
中村 勝弘 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (50140801)
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| 研究分担者 |
寺井 章 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 助教授 (20192651)
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| キーワード | ボーズ・アインシュタイン凝縮体 / ラビ振動 / ビリアード運動 / 空間2次元でのソリトン / 非線形ダイナミクス |
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| 研究概要 |
近年、ボーズ・アインシュタイン凝縮体(BEC)に関する研究が理論、実験の両面から盛んに行われている。BECは、量子力学で現れる現象が肉眼(CCDカメラ)で見られることと、非線形性が起因して、通常の量子力学では見られない興味深い現象が期待できるという利点がある。本研究では特に、非線形性に着目して、新しい興味深い現象を数値計算、理論の両方から予測した。
まず最初に、極小点の位置(鉛直方向の位置)が異なる調和ポテンシャルにトラップされた2成分BECに振動磁場を作用させたときにどのようなダイナミクスが観察されるのかを考察した。通常2準位系に何らかの外場を作用させると、ラビ振動などの遷移が生じる。しかし通常の量子力学では、内部自由度のみを扱っており、空間自由度については考慮していない。本研究では、内部自由度と空間自由度両方をリンクさせて、系のダイナミクスを考察した。特に、2成分BECの重心位置が重力に抗して上昇(レビテーション)する興味深い現象を発見している。更に、重心位置(空間自由度)の時間発展はゆっくりと変化するのに対して、その背景には、非常に速く振動する内部自由度が関与していることを示している。
次に、BEC波束の安定性とそのビリアード運動を考察した。空間1次元でのソリトンの研究は古くから行われているが、空間2次元でのソリトン研究は、最近になって盛んに行われるようになった。本研究では、3体力の効果を取り入れることで、空間2次元で波束が拡散または崩壊せずに安定することを解析的に示し、その安定した波束の正方形型の箱の中でのビリアード運動を考察した。通常の量子力学では、波束はすぐに拡散してしまうが、適当に非線形性を取り入れることで、壁との衝突に対しても安定性を保つこと示した。
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