ＫＲｂ原子間相互作用の制御を用いた極低温量子ダイナミクスの研究

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22340116
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 渡辺 信一 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (60210902)
• 研究分担者: 森下 亨 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (20313405) ; 斎藤 弘樹 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (60334497) ; 岸本 哲夫 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (70420239)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 量子エレクトロニクス / 極低温量子ダイナミクス / ボース・アインシュタイン凝縮 / アト秒物理

研究概要

本研究は、２成分ボース・アインシュタイン凝縮体の回転に関する性質や分子生成ダイナミクスを実験的および理論的に調べることを主な目的としている。
前年度までの研究で、２成分間の混合性（相分離するか混ざり合うか）を動的に制御すると、全系の角運動量保存と超流動体特有の循環の量子化が競合する現象が理論的に明らかになった。また、この現象を実験で実現するために、任意形状のポテンシャルを生成する実験技術が確立している。今年度は、２成分ボース・アインシュタイン凝縮体における分子生成のダイナミクスおよび量子渦対のダイナミクスに関する理論的研究で新たな進展があった。前者では、分子生成率の温度依存性を求めるための二つの理論的なアプローチStochastic Phase Space Sampling(SPSS)とChemical Equilibrium Theory(ChET)を比較検討した。Boson系、Fermion系、混合系の3種に適用した結果、非縮退温度領域では両者とも原子の位相空間密度の上昇と共に分子生成率が上昇する傾向が得られた。しかしBosonが含まれる系では、BEC臨界温度TC以下で分子生成率が一定となる温度領域が存在する事、また混合系ではTC以下でSPSSとChETの傾向が異なる事を発見した。後者では、相分離した２成分系の一方の成分中に量子渦対を生成し、２成分間の界面へ入射させた際の興味深いダイナミクスを見出した。界面へ入射した量子渦対は、入射速度などのパラメータに応じて、界面を透過したり界面で消滅することが前年度までにわかっていたが、さらに入射角度に応じて反射や屈折をすることが明らかになった。また量子渦対の入射によって界面が大きく変形しパターンが形成される現象も見られた。
また、関連する量子ダイナミクスに関する理論的研究の推進も行い、得られた結果をまとめて学術論文として発表した。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] “Stochastic and equilibrium pictures of the ultracold Fano-Feshbach-resonance molecular conversion rate” (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomotake Yamakoshi, Shinichi Watanabe, Chen Zhang, and Chris H. Greene
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 87, 053604 ページ: 11 pages
  • DOI: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.87.053604
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Control and detection of the Larmor precession of F=2 87Rb Bose-Einstein condensates by Ramsey interferometry and spin echo” (2013)
  • 著者名/発表者名: Yujiro Eto, Sawako Sekine, Sho Hasegawa, Mark Sadgrove, Hiroki Saito, and Takuya Hirano
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 6, 052801 ページ: 4 pages
  • DOI: http://apex.jsap.jp/link?APEX/6/052801/
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Order-disorder oscillations in exciton-polariton superfluids” (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Saito, Tomohiko Aioi, and Tsuyoshi Kadokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 110, 026401 ページ: 5 pages
  • DOI: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.110.026401
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Structure factors for tunneling ionization rates of molecules" (2013)
  • 著者名/発表者名: L. B. Madsen, F. Jensen, O. I. Tolstikhin, and T. Morishita
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 87, 013406 ページ: 10 pages
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.87.013406
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Effect of nuclear motion on tunneling ionization rates of molecules" (2013)
  • 著者名/発表者名: O. I. Tolstikhin, H. J. Worner, and T. Morishita
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 87, 041401(R) ページ: 4 pages
  • DOI: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.87.041401
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Benard-von Karman vortex street in an exciton-polariton superfluid” (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Saito, Tomohiko Aioi, and Tsuyoshi Kadokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86, 014504 ページ: 5 pages
  • DOI: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.86.014504
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Adiabatic theory of high-order harmonic generation: One-dimensional zero-range-potential model" (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Okajima, O. I. Tolstikhin, and T. Morishita
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 85, 063406 ページ: 12 pages
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.85.063406
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Extraction of electron-ion differential scattering cross sections for C2H4 by laser-induced rescattering photoelectron spectroscopy" (2012)
  • 著者名/発表者名: C. Wang, M. Okunishi, R. R. Lucchese, T. Morishita, O. I. Tolstikhin, L. B. Madsen, K. Shimada, D. Ding and K. Ueda
  • 雑誌名: J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 巻: 45, 131001 ページ: 5 pages
  • DOI: 10.1088/0953-4075/45/13/131001
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Molecular Siegert states in an electric field" (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Hamonou, T. Morishita, and O. I. Tolstikhin
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 86, 013412 ページ: 13 pages
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.86.013412
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Adiabatic theory of ionization by intense laser pulses: Finite-range potentials" (2012)
  • 著者名/発表者名: O. I. Tolstikhin and T. Morishita
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 86, 043107 ページ: 25 pages
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.86.043417
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Theory of High Harmonic Generation for Probing Time-Resolved Large-Amplitude Molecular Vibrations with Ultrashort Intense Lasers" (2012)
  • 著者名/発表者名: A.-T. Le, T. Morishita, R. R. Lucchese, and C. D. Lin
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109, 203004 ページ: 5 pages
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.203004
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Two-electron dynamics in nonlinear double excitation of helium by intense ultrashort extreme-ultraviolet pulses” (2012)
  • 著者名/発表者名: C.-N. Liu, A. Hishikawa, and T. Morishita
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 86, 053426 ページ: 13 pages
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.86.053426
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Laser-Induced Electron Diffraction for Probing Rare Gas Atoms" (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Xu, C. I. Blaga, A. D. DiChiara, E. Sistrunk, K. Zhang, Z. Chen, A.-T. Le, T. Morishita, C. D. Lin, P. Agostini, and L. F. DiMauro
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109, 233002 ページ: 5 pages
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.233002
  • 査読あり
• [学会発表] 「励起子ポラリトン超流動体におけるカルマン渦 (2013)
  • 著者名/発表者名: 相生智彦, 門倉強,斎藤弘樹
  • 学会等名: 日本物理学会第６８回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-20130329
• [学会発表] “光双極 子トラップを用いた効率的な Bose-Einstein 凝縮体 の生成に向けて” (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉野 悠太, 河野 塁, 岸本 哲夫
  • 学会等名: 第９回農工大・電通大合同シンポジウム「ナノ未来材料 とコヒーレント光科学」
  • 発表場所: 電気通信大学
  • 年月日: 20121215-20121215
• [学会発表] BEC原子干渉計におけるコントラスト零点の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山越智健，渡辺信一
  • 学会等名: 東京農工大学・電気通信大学 第9回合同シンポジウム
  • 発表場所: 電気通信大学
  • 年月日: 20121215-20121215
• [学会発表] “Laser Cooling of Rubidium Atoms Using the 5S-6P Transition” (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kouno, Y. Yoshino, and T. Kishimoto
  • 学会等名: 10th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • 発表場所: Taipei, TAIWAN
  • 年月日: 20121026-20121026
• [学会発表] “Towards Continuous Loading of Dense and Cold Rubidium Atoms into an Optical Dipole Trap” (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kishimoto
  • 学会等名: 10th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • 発表場所: Taipei, TAIWAN
  • 年月日: 20121025-20121025
  • 招待講演
• [学会発表] Statistical evaluation of ultracold molecular fraction rate (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamakoshi, C. Zhang, C. H. Greene, and S. Watanabe
  • 学会等名: 10th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • 発表場所: Taipei, TAIWAN
  • 年月日: 20121023-20121027
• [学会発表] 「２成分BEC界面における量子渦対の透過」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 相生智彦, 門倉強,斎藤弘樹
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-20120921
• [学会発表] Fano-Feshbach分子生成率の温度依存性：SPSSモデルと平衡理論 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山越智健, Chen Zhang, Chris Greene, 渡辺信一
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-20120921
• [学会発表] Statistical evaluation of ultracold molecular fraction rate (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamakoshi, C. Zhang, C. H. Greene, and S. Watanabe
  • 学会等名: The 23rd International Conference on Atomic Physics
  • 発表場所: Palaiseau, FRANCE
  • 年月日: 20120723-20120727
• [学会発表] Hydrodyanmic instabilities and vortex streets in superfluids (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Saito
  • 学会等名: IUTAM Symposium "Understanding common aspects of extreme events in fluids"
  • 発表場所: Dublin, Ireland
  • 年月日: 20120702-20120706
  • 招待講演
• [学会発表] 統計的なモデルによるFano-Feshbach分子生成率のシミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 山越智健，Chen Zhang，Chris H. Greene，渡辺信一
  • 学会等名: 第9回AMO討論会
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 20120615-20120616