| 研究課題/領域番号 |
20H01843
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| 研究機関 | 大阪市立大学 |
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研究代表者 |
井上 慎 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10401150)
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| 研究分担者 |
竹内 宏光 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (10587760)
藤本 和也 名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (40838059)
加藤 宏平 大阪市立大学, 南部陽一郎物理学研究所, 特任助教 (60793586)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 量子縮退気体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では相互作用をクエンチした２原子種BECが作り出すドメイン構造の精密な評価を目指している。ドメインの時間変化を追う場合、同一サンプルに対して繰り返しイメージングを行うことになるので、測定自体によるドメイン壁の移動量等の評価は重要である。BECの時間発展を記述するグロス・ピタエフスキー方程式に量子弱測定の効果を取り込むことで、数値計算でイメージングの影響を定量的に取り込むことに成功した。一様な一次元リング状の境界条件でBECに対して位相コントラストイメージングが与える反作用を評価したところ、斥力を与える相互作用の散乱長が大きいほど、ドメイン壁の変位量も大きいことが分かった。得られた結果は日本物理学会秋季大会で発表された。
昨年度から進行しているBEC生成装置の大幅な改良も進行している。ルビジウムとカリウムという２原子種共存のもとで、２次元MOT(磁気光学トラップ)が正常に稼働することも確認できた。ルビジウムと同じセルでカリウム41の存在比を95%まで高めたアンプルをうまく動作させられるか懸念はあったが、正常に動作することが無事確認できた。
竹内は，ドメイン形成の秩序化過程の統計則に異常を生む原因となるケルビン・ヘルムホルツ不安定性（KHI）に関して、数値シミュレーション上で２流体間の界面の厚みと相対速度をパラメータとして大きく変化させることで、KHIによって様々な界面模様が形成されることを発見し、その相図を理論的に作成した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
原子源部分の大規模な改良は順調に進行している。真空を復活させるためのベーク作業は問題なく終了し、原子フラックスを増加させるためにインストールした２次元MOT(磁気光学トラップ)は既に稼働している。カリウム41の存在比を95%まで高めたアンプルからカリウムの蒸気が出ていることも無事確認された。
理論部分に関しては、秩序化過程のダイナミクスで重要な役割を果たすケルビン・ヘルムホルツ不安定性について幅広いパラメータ領域での振る舞いが網羅的に調べられたことで、実際の実験に即したパラメータで何が起こるのかの見通しを立てやすくなった。質量の異なる２種類の原子の凝縮体を想定した解析が今後望まれる。
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| 今後の研究の推進方策 |
実際に高真空側の磁気光学トラップに原子をロードすることにより、原子源からのフラックスが大きく改善していることを確認する。さらにルビジウムに対するグレイ・モラセス法を導入し，蒸発冷却前の位相空間密度の更なる改善を目指す。QUICトラップを作成する。高解像度イメージングシステムの稼働を行い、2ミクロン程度の解像度が得られていることを確認する。
理論に関しては、質量の異なる２種類の原子の凝縮体を想定した理論・数値解析を実施することで、ドメイン形成の秩序化過程についての見識を深める。
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