量子流体力学の構築

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18340109
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 坪田 誠 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10197759)
• 連携研究者: 笠松 健一 近畿大学, 理工学部, 講師 (70413763)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 超流動 / ボース凝縮 / 量子乱流 / 量子渦 / 量子流体

研究概要

超流動ヘリウム、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、量子流体力学の構築を行った。これらの系の流体力学は量子力学に支配され、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、量子乱流と古典乱流の対比、振動物体が引き起こす量子乱流遷移などを明らかにした。原子気体BECでは、量子乱流の生成方法を提示し、スピノールBECの磁気共鳴などを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Spacetime analog of Bose-Einstein condensates : Bogoliubov-de Gennes formulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kurita, M.Kobayashi, T.Morinari, M.Tsubota, H.Ishihara
  • 雑誌名: Phys. Rev. A79(043616) ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vortex sheet in rotating two-component Bose-Einstein condensates (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kasamatsu and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. A79(023606) ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous radiation and amplification of Kelvin waves on quantized vortices in Bose-Einstein condensates (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Takeuchi, K.Kasamatsu and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. A79(033619) ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Drag force on an oscillating object in quantum turbulence (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Fujiyama and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. B79(094513) ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin echo in spinor dipolar Bose-Einstein condensates (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Yasunaga and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 101(220401) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turbulence in Boundary Flow of Superfluid 4He Triggered by Free Vortex Rings (2008)
  • 著者名/発表者名: R.Goto, S.Fujiyama, H.Yano, Y.Nago, N.Hashimoto, K.Obara, O.Ishikawa, M.Tsubota, T.Hata
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 100(045301) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum turbulence (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Tsubota, J.Phys
  • 雑誌名: Soc. Jpn. 77(111006) ページ: 1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum turbulence in a trapped Bose-Einstein condensate (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Kobayashi and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. A76(045603) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of turbulence by oscillating structures in superfluid helium at very low temperatures (2007)
  • 著者名/発表者名: R.Hanninen, M.Tsubota and W.F.Vinen
  • 雑誌名: Phys. Rev. B75(064502) ページ: 1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子乱流研究の最近の発展 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坪田誠, 小林未知数
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 第62巻 ページ: 15-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical vortex phases in a Bose-Einstein condensate driven by a rotating optical lattice (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Kasamatsu and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 97(240404) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous translational velocity of vortex ring with finite-Amplitude Kelvin waves (2006)
  • 著者名/発表者名: C.F.Barenghi, R.Hanninen and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. E74(046303) ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal dissipation in quantum turbulence (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Kobayashi and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 97(145301)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self organization of vortex-length distribution in quantum turbulence : an approach based on the Barabasi-Albert model (2006)
  • 著者名/発表者名: A.Mitani and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. B74(024526) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation instability and solitary wave formation in two-component Bose-Einstein condensates (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Kasamatsu and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. A74(013617) ページ: 1-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Takeuchi and M.Tsubota, J.Phys
  • 雑誌名: Soc. Jpn. 75(063601) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Twisted vortex state (2006)
  • 著者名/発表者名: V.B.Eltsov, A.P.Finne, R.Hanninen, J.Kopu, M.Krusius, M.Tsubota and E.V.Thuneberg
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 96(215302) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase separation of a fast rotating Boson-Fermion mixture in the lowest-Landau-level regime (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Kanamoto and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 96(200405) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vortex Multiplication in Applied Flow : A Precursor to Superfluid Turbulence (2006)
  • 著者名/発表者名: A.P.Finne, V.B.Eltsov, G.Eska, R.Hanninen, J.Kopu, M.Krusius, E.V.Thuneberg and M.Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 96(085301) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of vortices and interfaces in superfluid 3He (2006)
  • 著者名/発表者名: A.P.Finne, V.B.Eltsov, R.Hanninen, N.B.Kopnin, J.Kopu, M.Krusius, M.Tsubota and G.E.Volovik
  • 雑誌名: Rep. Prog. Phys. 69 ページ: 3157-3230
  • 査読あり
• [学会発表] Quantum Turbulence(Invited) (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Tsubota
  • 学会等名: International Symposium on Frontiers of Computational Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20081127-29
• [学会発表] Quantum Turbulence -from Superfl uid Helium to Atomic Bose-Einstein Condensates- (invited) Worskshop (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Tsubota
  • 学会等名: Inertial-Range Dynamics and Mixing
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 20080929-1003
• [学会発表] Quantum Turbulence -from Superfl uid Helium to Atomic Bose-Einstein Condensates- (half-plenary talk) (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Tsubota
  • 学会等名: 25th international conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: Amsterdam, Netherlands
  • 年月日: 20080806-13
• [学会発表] Quantum turbulence in atomic Bose-Einstein condensates(Invited) (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Tsubota
  • 学会等名: Nonlinear phenomena in degenerate quantum gases
  • 発表場所: Toledo, Spain
  • 年月日: 20080401-04
• [学会発表] 量子乱流-超流動ヘリウムから原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体まで-(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 坪田誠
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070921-24
• [学会発表] Quantum Turbulence in Trapped Atomic Bose-Einstein Condensates International Symposium on Quantum Fluids and Solids (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Tsubota
  • 発表場所: Kazan, Russia
  • 年月日: 20070801-06
• [学会発表] Numerical analysis of quantum turbulence (Invited) 2006 (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Tsubota
  • 学会等名: 59th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: Tampa, USA
  • 年月日: 20061119-21
• [図書] 非線形科学シリーズ1量子渦のダイナミクス/砂丘と風紋の動力学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坪田誠, 西森拓
  • 総ページ数: 3-105
  • 出版者: 培風館
• [図書] Progress in Low Temperature Physics, ed. (2008)
  • 著者名/発表者名: W.P.Halperin and M.Tsubota
  • 総ページ数: 1-414
  • 出版者: Elsevier, Amsterdam(Vol.16)
• [備考]
  • URL: http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/phys/eep/top-j.html