冷却原子気体における新奇超流動現象の研究

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K05504
• 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, 理学部第一部物理学科, 教授 (50360160)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 冷却原子気体 / Bose凝縮 / Fermi超流動 / 集団励起 / 量子渦 / ソリトン

研究成果の概要

極低温におけるBose超流動体、Fermi超流動気体、Bose-Ferm混合気体のダイナミクスを研究した。具体的には、トラップポテンシャル中のBose凝縮気体の集団振動における非線形効果や、量子渦生成における非凝縮体の効果を明らかにした。二次元Bose超流動体ではダークソリトンの減衰過程を調べた。Fermi超流動体においては、秩序変数の振幅が振動するHiggsモードの励起をBCS-BECクロスオーバーの全領域にわたって調べた。最後に、Bose-Fermi混合気体における集団励起を解析し、量子統計性がもたらす動的性質への効果を明らかにした。

自由記述の分野

凝縮系理論

研究成果の学術的意義や社会的意義

高い制御性を持ち、微視的理論と実験の定量的な比較が可能な冷却原子の研究によって、量子多体系の基礎理論に関する理解が深まることが期待される。また、冷却原子における超流動現象は電気抵抗がゼロとなる超伝導と類似した現象である。超伝導現象を利用した様々な新しい技術が開発されているが、冷却原子気体における超流動ダイナミクスを詳細に理解することにより、新しいタイプの超伝導体の開発や高温超伝導メカニズムの解明につながることが期待される。