| 研究概要 |
量子渦はボース凝縮系に特有な位相欠陥であり,低温物理学における重要な研究対象として,主に超流動ヘリウムを舞台に,膨大な研究が行われて来た.一方,原子気体ボース凝縮系でも量子渦が観測され,膨大な研究が行われている.本研究は,超流動ヘリウムおよび原子気体ボース凝縮系というスーパークリーンな系での,量子渦とそれが引き起こす超流動乱流の新しい物理を研究し,量子流体力学の構築を目指すものである.本年度の主な研究実績は以下の通りである.
1.中性原子気体BECで2軸同時回転を用いて量子乱流を作る方法を提案した。またその乱流のエネルギースペクトルがコルモゴロフ則に従う事を示した。
2.超流動ヘリウムに含まれる位相欠陥(量子渦)を取り除く実験方法を開発し,位相欠陥の無いスーパークリーンな超流動ヘリウムの実現に世界で初めて成功した。
3.スーパークリーンな超流動ヘリウムに量子渦を導入することにより,振動子が作る超流動流れ場が量子乱流に遷移することを発見した。
4.3の成果について数値計算シミュレーションを行い,導入された量子渦が振動子に付着すると,振動子の動きに応じて量子渦が拡張し,量子乱流に発展することを示した。また量子乱流を生成する振動子の臨界速度を推定し,実験結果と一致することを示した。
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