| 研究概要 |
超流動ヘリウム,および中性原子気体ボース凝縮系(BEC)といった低温の量子凝縮系を対象に,これらを統括的に扱い,量子流体力学の構築を目指す.これらの系の流体力学では,その最小の構成要素としての量子渦が出現する.超流動ヘリウムでは,古典乱流と量子乱流の対応(共通点および相違点)を明らかにする.それにより,量子乱流を,古典乱流よりも簡単な乱流の雛形と位置づけ,乱流研究のブレイクスルーを行うことを目指す.また中性原子気体BECでは,光格子(周期ポテンシャル),ボースーフェルミ混合系,多成分BECなど多彩な状況の下で,量子渦を中心とした量子流体力学がどのように発現するかを明らかにする.今年度の主な成果は以下の通りである。
1.振動球が作る量子乱流において、球に働く抗力を求める定式化を作った。渦糸モデルによる数値計算と組み合わせる事により、抗力を求め、それが典型的な実験結果とあうことを示した。
2.スピノールBECにおける磁気共鳴現象を調べた。通常の磁気共鳴で起こるスピンエコーがこの系で起こる事を示し、それがこの系特有の成分の相分離に影響される事を明らかにした。
3.絶対零度における原子気体BECでの、ケルビン波のランダウ不安定性による放出を示した。これはその後の量子渦の発達により、量子乱流に転じる事を明らかにした。
4,振動する原子気体BECにおいて自発的に粒子が放出されること、および放出された粒子がボルツマン分布に従う事を示した。これは、曲がった時空における場における粒子生成を意味し、宇宙論と深い関係がある。
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