| 研究概要 |
超流動ヘリウム、冷却原子気体を対象に、これらを統括的に扱い、量子流体力学の展開を目指す。これらの系では、その最小の構成要素としての量子渦が出現し、その物性や流体力学的性質を決める上で重要な役割を果たす。本年度に得られた主な成果は以下の通り。
1. 超流動ヘリウム4の熱カウンター乱流を対象に、full Biot-Savartの渦糸モデルによる数値計算を初めて行い、渦間相互作用を完全に取り入れる事で、乱流の統計的定常状態が得られる事を示した。得られた状態の実験結果との一致も良い。
2. 相分離した2成分ボース凝縮体における量子渦の物理に関して以下の新しい知見を得た。(1)回転ポテンシャル中の安定状態は2成分の境界に量子渦が一次元的に配列した渦シート構造となることを明らかにした。特徴的な長さのスケールはドメインの表面張力と渦による運動エネルギーのつり合いで決まることを示した。(2)相分離した2成分BECの勇断流に対する安定性を調べた。これは古典流体ではKelvin-Helmholtz不安定性として知られる現象と頬似のものであるが,BECは粘性をもたない超流動性と渦の循環が量子化されるという特有の性質を持ち,新たな流体現象が期待できる。我々は界面の不安定化により,量子渦の生成を伴った特徴的なパターン形成のダイナミクスを明らかにした。
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