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2009 年度 実績報告書

光学格子上のボーズ・フェルミ混合原子気体が示す特異な静的及び動的性質

研究課題

研究課題/領域番号 21540410
研究種目

基盤研究(C)

研究機関首都大学東京

研究代表者

森 弘之  首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (60220018)

キーワード原子気体 / ボーズ・フェルミ混合系 / モット転移 / 量子モンテカルロシミュレーション / 光学格子 / 内部構造
研究概要

解析手法および数値手法の開発を基礎とした、光学格子上に閉じ込められたボーズ・フェルミ混合原子系が示すモット状態の成立条件および内部構造の解析を行った。
とくに、光学格子上の混合原子系に特化した数値手法を開発する目的で、従来の量子モンテカルロシミュレーションの技法をボーズ・フェルミ混合系に拡張し、効率をよいコードを作成した。このコードに基づき、相関が強い場合に示すモット状態について、その内部でボーズ原子とフェルミ原子が秩序構造を成すという予測を検証し、詳細を明らかにした。具体的に明らかにした点は以下の通りである。
・ 閉じ込めポテンシャルがない場合、ボーズ原子およびフェルミ原子の混合状態がモット転移すると、その内部ではボーズ原子とフェルミ原子が混合比に応じて空間的に秩序立った構造を示すことがシミュレーションにより明らかになった。たとえば混合比が2:1の場合は、ボーズ原子2個とフェルミ原子1個が空間的に順に並ぶ構造を示すことがわかった。
・ 閉じ込めポテンシャル中では、ポテンシャルの値が空間的に変化するため、これに応じて原子密度も空間的に変化する。密度が整数になるような位置では、局所的なモット状態が形成される。この局所的モット状態の内部に入るボーズ原子とフェルミ原子の数は、上述の閉じ込めポテンシャルがない場合とは違い、固定されるわけではなく、エネルギーが低くなるようにその数の比が決まる。シミュレーションの結果、これが比較的簡単な整数比となることが明らかになった。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Quasi-Long-Range-Order in Mott State of Bose-Fermi Mixtures on One-Dimensional Optical Lattice2009

    • 著者名/発表者名
      正木晶子、森弘之
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan 78

      ページ: 064303-064306

    • 査読あり
  • [学会発表] Mott Transition of Bose-Fermi Mixtures in Optical lattices Induced by Attractive Interactions2010

    • 著者名/発表者名
      正木晶子、森弘之
    • 学会等名
      PSM2010
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2010-03-10
  • [学会発表] 光学格子上ボーズ・フェルミ混合系での引力相互作用によるモット転移の誘発2009

    • 著者名/発表者名
      正木晶子、森弘之
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] Trapped Bose-Fermi Mixtures with Attractive Interactions on One-dimensional Optical Lattices2009

    • 著者名/発表者名
      正木晶子、森弘之
    • 学会等名
      Cold Atoms and Molecules
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2009-06-24

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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