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2021 年度 実施状況報告書

量子流体力学に現れる確率偏微分方程式の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0066
研究機関東北大学

研究代表者

福泉 麗佳  東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (00374182)

研究分担者 星野 壮登  九州大学, 数理学研究院, 助教 (20823206)
前田 昌也  千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (40615001)
小林 未知数  高知工科大学, 環境理工学群, 准教授 (50433313)
戍亥 隆恭  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70814648)
研究期間 (年度) 2019-10-07 – 2023-03-31
キーワード量子流体 / ゆらき・ノイズ / 量子渦 / ボース・アインシュタイン凝縮
研究実績の概要

今年度, まず, 分担者である前田は,非線形シュレディンガー方程式の小さな解の長時間挙動を"Refined profile"という新しい道具を使うことによって解析することに成功した. 福泉・星野・戌亥は, 本研究課題に深く関連する非線形確率消散型波動方程式の非相対論的・超相対論的極限について考え, 空間2次元の場合に繰り込み法を用いて極限の正当化に成功した.この極限の正当化は, 分担者・小林の物理での論文(2016年に出版)の厳密証明に相当する. 結果は既に論文としてまとめてあり, 受理され, 2022年4月現在出版予定となっている.分担者・戌亥は, この他にも消散型非線形波動方程式の解の一意性、分散型方程式や時間依存する消散項つき非線形波動方程式の解の大域挙動の解析などを行った. 福泉は, 確率Gross-Pitaevskii方程式の空間2次元での解の大域存在の証明を完成し Gibbs 測度の構成も行った. こちらも2022年4月現在出版予定の論文となっている. 分担者・小林は, 物理的観点から, 太陽質量程度、半径数10kmほどの天体である中性子星において実現されると理論的に予想されている中性子超流動および、量子渦の性質を調べた. 中性子超流動は地球上で実現される超流動ヘリウムとは内部自由度が異なる新奇な超流動が実現されること, その内部自由度を強く反映した, 非等方的な渦芯構造を持つことを, 中性子星超流動に対するGinzburg-Landau方程式の数値解析から明らかにすることに成功した. 分担者・星野は特異確率偏微分方程式論の手法を深め, Regularity structureとparacontrolled calculusの同値性についての論文(Bailleul氏との共著)が出版した.指数型非線形項をもつ確率偏微分方程式についての論文も発表している.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

出張して議論できない分, 少しずつであるがメールでのやりとりやZoomなどを用いて研究をすすめているが, 当初の研究計画どおりではないことは否めない. 対面で共同研究を行えた方がさらに要領よく研究成果もより良いものが出せると思われる. 提出した研究計画では, 日本側の研究者がフランスに赴いて共同研究を行う予定であった.コロナウイルス感染が終息し二国間の旅行がいつ可能になるかも不確かであり, 非常に難しい状況にある. 通常の繰越だけでなく, 本研究種目の趣旨とそれを実行できなかったコロナ禍の影響を鑑みて研究期間の延長の考慮をお願いしたい.

今後の研究の推進方策

コロナ禍が収まった折には、日本側の研究者はそれぞれの専門分野とそれに合った分担計画に従って, 相手先の研究機関滞在を1年に2回程度行う. 1回につき2週間以上程度の滞在を予定している.前田・福泉はNソリトンの挙動がノイズによりどのように影響されるかという研究に従事, de Bouard と福泉はさらに確率効果を考慮したモデルの渦の挙動について調べる. 一方で統計力学的視点から量子流体 Langevin モデルの平衡状態の解析を de Bouard, Debussche, 福泉が担当する. 統計力学的平衡状態が Gaussian field に関して特異となるであろう予想を正当化する. 星野・福泉・Thomannは fluctuation-issipation 定理の証明を繰り込み法を用いて目指す. 量子流体と古典流体の類似性を確信するために, 小林・Danaila は数値シミュレーションを稼働する.(同時に数値スキームの開発も行うことが必要である.) 量子流体のダイナミクスを記述する非線形 Schroediner 方程式の数値解析に対して有限要素法を用いる事例・および重要性が示唆されている.本研究では FreeFem++という有限要素法を用いて偏微分方程式を並列アルゴリズムを組み込みながら解くための, Danaila が作成したオープンソースを使用する.

次年度使用額が生じた理由

新型コロナ感染症の流行で国外出張が出来ないため, 研究費が使用できないでいるため.

  • 研究成果

    (35件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 8件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] University of Trieste(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Trieste
  • [国際共同研究] Universidade Federal de Minas Gerais(ブラジル)

    • 国名
      ブラジル
    • 外国機関名
      Universidade Federal de Minas Gerais
  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique/Ecole Normale Superieure de Rennes/Ecole Normale Superieure Ulm(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Ecole Polytechnique/Ecole Normale Superieure de Rennes/Ecole Normale Superieure Ulm
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Universitat Stuttgart(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Universitat Stuttgart
  • [雑誌論文] Interchanging Space and Time in Nonlinear Optics Modeling and Dispersion Management Models2022

    • 著者名/発表者名
      Fukuizumi Reika、Schneider Guido
    • 雑誌名

      Journal of Nonlinear Science

      巻: 32 ページ: /

    • DOI

      10.1007/s00332-022-09788-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dispersive estimates for quantum walks on 1D lattice2022

    • 著者名/発表者名
      MAEDA Masaya、SASAKI Hironobu、SEGAWA Etsuo、SUZUKI Akito、SUZUKI Kanako
    • 雑誌名

      Journal of the Mathematical Society of Japan

      巻: 74 ページ: 217~246

    • DOI

      10.2969/jmsj/85218521

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Threshold scattering for the focusing NLS with a repulsive Dirac delta potential2022

    • 著者名/発表者名
      Ardila Alex H.、Inui Takahisa
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 313 ページ: 54~84

    • DOI

      10.1016/j.jde.2021.12.030

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Non relativistic and ultra relativistic limits in 2d stochastic nonlinear damped Klein-Gordon equation2022

    • 著者名/発表者名
      Fukuizumi Reika、Hoshino Masato、Inui Takahisa
    • 雑誌名

      Nonlinearity

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-dimensional Gross-Pitaevskii equation with space-time white noise2022

    • 著者名/発表者名
      De Bouard Anne、Debussche Arnaud、Fukuizumi Reika
    • 雑誌名

      International Mathematics Research Notices

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A survey on asymptotic stability of ground states of nonlinear Schrodinger equations II2021

    • 著者名/発表者名
      Cuccagna Scipio、Maeda Masaya
    • 雑誌名

      Discrete & Continuous Dynamical Systems - S

      巻: 14 ページ: 1693~1693

    • DOI

      10.3934/dcdss.2020450

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Coordinates at Small Energy and Refined Profiles for the Nonlinear Schrodinger Equation2021

    • 著者名/発表者名
      Cuccagna Scipio、Maeda Masaya
    • 雑誌名

      Annals of PDE

      巻: 7 ページ: /

    • DOI

      10.1007/s40818-021-00105-2

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Asymptotics of PDE in random environment by paracontrolled calculus2021

    • 著者名/発表者名
      Funaki Tadahisa、Hoshino Masato、Sethuraman Sunder、Xie Bin
    • 雑誌名

      Annales de l'Institut Henri Poincare, Probabilites et Statistiques

      巻: 57 ページ: 1702~1735

    • DOI

      10.1214/20-AIHP1129

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Paracontrolled calculus and regularity structures II2021

    • 著者名/発表者名
      Bailleul Ismael、Hoshino Masato
    • 雑誌名

      Journal de l’ecole polytechnique Mathematiques

      巻: 8 ページ: 1275~1328

    • DOI

      10.5802/jep.172

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Iterated paraproducts and iterated commutator estimates in Besov spaces2021

    • 著者名/発表者名
      Masato Hoshino
    • 雑誌名

      Advanced Studies in Pure Mathematics

      巻: 87 ページ: 239~259

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tightness of the solutions to approximating equations of the stochastic quantization equation associated with the weighted exponential quantum field model on the two-dimensional torus2021

    • 著者名/発表者名
      Masato Hoshino, Hiroshi Kawabi, Seiichiro Kusuoka
    • 雑誌名

      Advanced Studies in Pure Mathematics

      巻: 87 ページ: 341~361

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unconditional well-posedness for the energy-critical nonlinear damped wave equation2021

    • 著者名/発表者名
      Inui Takahisa、Wakasugi Yuta
    • 雑誌名

      Journal of Evolution Equations

      巻: 21 ページ: 5171~5201

    • DOI

      10.1007/s00028-021-00744-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scattering for the Quadratic Nonlinear Schrodinger System in R5 without Mass-Resonance Condition2021

    • 著者名/発表者名
      Hamano Masaru、Inui Takahisa、Nishimura Kuranosuke
    • 雑誌名

      Funkcialaj Ekvacioj

      巻: 64 ページ: 261~291

    • DOI

      10.1619/fesi.64.261

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remarks on asymptotic order for the linear wave equation with the scale-invariant damping and mass with Lr-data2021

    • 著者名/発表者名
      Inui Takahisa、Mizutani Haruya
    • 雑誌名

      Proceedings of the American Mathematical Society

      巻: 149 ページ: 3473~3484

    • DOI

      10.1090/proc/15481

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Symmetry classification of uniform states in spin-2 Bose-Einstein condensates and neutron 3P2 superfluids2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Michikazu、Nitta Muneto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 104 ページ: /

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.104.053302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic Schrodinger-Lohe model2021

    • 著者名/発表者名
      Fukuizumi Reika、Hahn Leo
    • 雑誌名

      Journal of Functional Analysis

      巻: 281 ページ: 109224~109224

    • DOI

      10.1016/j.jfa.2021.109224

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Statistical thermodynamics in the BEC model2022

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      NLPDE Spring セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 有限温度スピノル凝縮体における擬南部ゴールドストーンモードの質量獲得および量子渦の安定化2022

    • 著者名/発表者名
      小林未知数,新田宗土
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
  • [学会発表] Paracontrolled calculus and regularity structures2022

    • 著者名/発表者名
      星野壮登
    • 学会等名
      Quasi-linear PDEs in fluids II
    • 国際学会
  • [学会発表] Stochastic models arising in quantum phenomena2021

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      RIMS 共同研究(公開型) 調和解析と非線形偏微分方程式
    • 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear Schrodinger equation: soliton, blow-up and noise2021

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      奈良女子大学 岡潔女性数学者セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 有限温度のボース・アインシュタイン凝縮を記述する確率微分方程式2021

    • 著者名/発表者名
      福泉麗佳
    • 学会等名
      東京工業大学量子物理学・ナノサイエンスセミナー第323回セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-delay limit in the energy space from the nonlinear damped wave equation to the nonlinear heat equation2021

    • 著者名/発表者名
      戍亥隆恭
    • 学会等名
      線形および非線形分散型方程式の研究の進展
    • 招待講演
  • [学会発表] スケール不変な消散項を持つ波動方程式の解の散乱オーダー2021

    • 著者名/発表者名
      戍亥隆恭
    • 学会等名
      第172回神楽坂解析セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Scattering and asymptotic order for the wave equations with the time-dependent scale-invariant damping2021

    • 著者名/発表者名
      戍亥隆恭
    • 学会等名
      Differential Geometry, Mathematical Physics and PDE (DGMPPDE) seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ginzburg-Laudau模型を用いた中性子内部の3P2中性子超流動における渦芯構造の解析2021

    • 著者名/発表者名
      小林未知数,新田宗土
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [学会発表] Singular stochastic PDEs and regularity structures2021

    • 著者名/発表者名
      星野壮登
    • 学会等名
      RIMS 共同研究(公開型) 調和解析と非線形偏微分方程式
    • 招待講演
  • [学会発表] Paracontrolled calculus and regularity structures2021

    • 著者名/発表者名
      星野壮登
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Stochastic Analysis and its Applications
    • 国際学会
  • [学会発表] Non relativistic and ultra relativistic limits in 2d stochastic nonlinear damped Klein-Gordon equation2021

    • 著者名/発表者名
      星野壮登
    • 学会等名
      確率解析とその周辺
  • [学会発表] Paracontrolled calculus and regularity structures2021

    • 著者名/発表者名
      星野壮登
    • 学会等名
      Higher Structures Emerging from Renormalisation
    • 国際学会
  • [学会発表] Non relativistic and ultra relativistic limits in 2d stochastic nonlinear damped Klein-Gordon equation2021

    • 著者名/発表者名
      星野壮登
    • 学会等名
      大規模相互作用系の確率解析

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公開日: 2022-12-28  

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