量子流体力学の展開

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21340104
• 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)
• 研究分担者: 笠松 健一 近畿大学, 理工学部, 講師 (70413763)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 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、量子流体力学の展開を行った。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、熱カウンター量子乱流の統計的定常状態の構築と速度分布則、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、2成分BECの対向流によって作られる量子乱流、スピノールBECの量子乱流とエネルギースペクトル、2成分BECのケルビン・ヘルムホルツ不安定性などを明らかにした

研究成果

• [雑誌論文] Counterflow instability and turbulence in a spin-1 spinor Bose-Einstein condensate (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A85 ページ: 033642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy spectra of quantum turbulence : Large-scale simulation and modeling (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Sasa, T. Kano, M. Machida, V. S. L vov, O. Rudenko, and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B84 ページ: 054525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Route to turbulence in a trapped Bose-Einstein condensate (2011)
  • 著者名/発表者名: J. A. Seman, E. A. L. Henn, R. F. Shiozaki, G. Roati, F. J. Poveda-Cuevas, K. M. F. Magalhaes, V. I. Yukalov, M. Tsubota, M. Kobayashi, K. Kasamatsu, and V. S. Bagnato
  • 雑誌名: Laser Phys. Lett 巻: 8 ページ: 691-696
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of half-quantized vortices in two-component Bose-Einstein condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Eto, K. Kasamatsu, M. Nitta, H. Takeuchi, and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A83 ページ: 063603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Countersuperflow instability in miscible two-component Bose-Einstein condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ishino, M. Tsubota, and H. Takeuchi
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A83 ページ: 063602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear Dynamics in a Trapped Atomic Bose-Einstein Condensate Induced by an Oscillating Gaussian Potential (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A83 ページ: 053609
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical study of velocity statistics in steady counterflow quantum turbulence (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B83 ページ: 132503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Kosterlitz. Thouless Transition of Bose Systems Governed by a Random Potential Using Quantum Monte Carlo Simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kuroyanagi, M. Tsukamoto and M. Tsubota
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 80 ページ: 034603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferromagnetic resonance in spinor dipolar Bose-Einstein condensates (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yasunaga and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A83 ページ: 013618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle creation in Bose-Einstein condensates : Theoretical formulation based on conserving gapless mean-field theory (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kurita, M. Kobayashi, H. Ishihara and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A82 ページ: 053602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crossover between Kelvin-Helmholtz and counter-superflow instabilities in two-component Bose-Einstein condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Suzuki, H. Takeuchi, K. Kasamatsu, M. Tsubota and H. Saito
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A82 ページ: 0630604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binary quantum turbulence arising from counter-superflow instability in two-component Bose-Einstein condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Takeuchi, S. Ishino and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: 105 ページ: 205301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synergy Dynamics of Vortices and Solitons in an Atomic Bose-Einstein Condensate Excited by an Oscillating Potential (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A82 ページ: 043611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Energy Cascade in Two-Dimensional Compressible Quantum Turbulence (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Numasato, M. Tsubota and V. S. L vov
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A81 ページ: 063630
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Generation, Evolution and Decay of Pure Quantum Turbulence : A Full Biot-Savart Simulation (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Fujiyama, A. Mitani, M. Tsubota, D. I. Bradley, S. N. Fisher, A. M. Guenault, R. P. Haley, G. R. Pickett, and V. Tsepelin
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B81 ページ: 180512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Kelvin-Helmholtz Instability in phase-separated two-component Bose-Einstein condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Takeuchi, N. Suzuki, K. Kasamatsu, H. Saito, and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B81 ページ: 094517
  • 査読あり
• [雑誌論文] ボース・アインシュタイン凝縮体における粒子生成-曲った時空とのアナロジー- (2010)
  • 著者名/発表者名: 栗田泰生、小林未知数、森成隆夫、坪田誠、石原秀樹
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 65No.3 ページ: 187-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Steady State of Counterflow Quantum Turbulence (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi, S. Fujiyama, and M. Tsubota
  • 雑誌名: Vortex filament Simulation with the Full Biot-Savart Law Phys. Rev 巻: B81 ページ: 104511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analogues of D-branes in Bose-Einstein condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kasamatsu, H. Takeuchi, M. Nitta and M. Tsubota
  • 雑誌名: JHEP 巻: 11 ページ: 068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Internal Josephson Effects in Spinor Dipolar Bose-Einstein Condensates (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Yasunaga and M. Tsubota
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A81 ページ: 023624
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子乱流の不思議 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坪田誠
  • 雑誌名: パリティ 巻: 25No.03 ページ: 14-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] International Journal of Emerging Multidisciplinary Fluid Sciences (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 雑誌名: Quantum Turbulence 巻: 1 ページ: 229-253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum turbulence : from superfluid helium to atomic Bose-Einstein condensates (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 雑誌名: Contemporary Physics 巻: 50 ページ: 463-475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spacetime analogue of Bose-Einstein condensates : Bogoliubov-de Gennes formulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kurita, M. Kobayashi, T. Morinari, M. Tsubota and H. Ishihara
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: A. 79 ページ: 043616
  • 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 巻: A79 ページ: 033619
  • 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 巻: B79 ページ: 094513
  • 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 巻: A79 ページ: 023606
  • 査読あり
• [学会発表] Quantum Turbulence in Atomic Bose-Einstein Condensates(Invited) (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 学会等名: Maths-Physics Meeting around Bose Einstein condensates
  • 発表場所: France
  • 年月日: 20111130-1202
• [学会発表] Simulations of quantum turbulence : achievements and prospects(Invited) (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 学会等名: Workshop on Classical and Quantum Turbulence, Abu Dhabi
  • 発表場所: United Arab Emirates
  • 年月日: 20110502-05
• [学会発表] Quantum turbulence-from superfluid helium to atomic BECs(Invited) (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 学会等名: Sao Paulo School of Advance Science, the Instituto de Fisica of Sao Carlos
  • 発表場所: Sao Carlos, Brasil
  • 年月日: 20110404-14
• [学会発表] Quantum hydrodynamics and turbulence(Invited) (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 学会等名: GCOE symposium
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto
  • 年月日: 20110213-15
• [学会発表] Some current topics on quantum hydrodynamics(Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 学会等名: Korea-Japan Solid Helium Workshop
  • 発表場所: KAIST, Daejeon, Korea
  • 年月日: 20101220-21
• [学会発表] Quantum turbulence and nonlinear instability in quantum fluids(Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 学会等名: Nonlinear Waves Theory and Applications, Tsighua University
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20100626-29
• [学会発表] Numerical studies of quantum turbulence(Invited), Symposia on superfluids under rotation-Vortices (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 学会等名: Superfluid dynamics, and quantum turbulence-
  • 発表場所: Helsinki, Finland
  • 年月日: 20100410-17
• [学会発表] Dynamics of Charged Quantized Vortices(Invited), QFS2009 : International Symposium on Quantum Fluids and Solids (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Tsubota
  • 学会等名: Northwestern University, Evanston
  • 発表場所: Illinois, USA
  • 年月日: 20090805-11
• [備考]
  • URL: http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/phys/eep/top-j.html