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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。
1.二成分ボース・アインシュタイン凝縮体の対向流れにおいて、動的不安定性からソリトンを経て量子渦が生成し、量子乱流(二成分量子乱流)に発展する事を、理論的および数値的に示した。特に量子渦が発達成長して乱流状態になると、2成分の間に運動量交換が生じ、両者が超流体であるにも係らず、減衰する事を示した。関連する実験が学習院大学で進行中であり、共同研究を行ない、実験結果の解析を行なった。
2.スピン1スピノールボース・アインシュタイン凝縮体で対向流れによる不安定性と、その後に生じるスピン乱流の理論的および数値的研究を行った。ボゴリューボフ・ドジャン方程式に基づく線形解析により不安定性の起こる条件を明らかにした。その不安定性の結果、スピン乱流が生じる事、およびそのスピン乱流状態でスピンに依存したエネルギーが乱流に特徴的な-7/3のべき則を示す事を数値的に示した。スピンの運動方程式のスケーリング解析により、そのべき則が理解できる事を明らかにした。この不安定性と乱流を実際の捕獲ボース凝縮体で観測する可能性について論じた。
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