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2012 年度 実績報告書

新たな自己無撞着摂動展開法によるボーズ・アインシュタイン凝縮相の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 22540356
研究機関北海道大学

研究代表者

北 孝文  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20186224)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードボーズ・アインシュタイン凝縮 / 場の量子論 / 自発的対称性の破れ / グリーン関数 / ボゴリュボフ励起 / 超流動
研究概要

弱く相互作用するボーズ粒子系におけるボーズ・アインシュタイン凝縮転移を,正常相における「自己無撞着な保存近似」を用いて理論的に考察した。幾つかの近似を採用して,転移温度と転移点近傍の化学ポテンシャルの温度依存性を,弱結合極限で計算した。その結果,多数の近似において,相転移が一次転移となるという結論が得られた。一般に,ボーズ・アインシュタイン凝縮転移は連続転移であると考えられている。しかし,本結果は,その通説に疑問を投げかけ,ボーズ・アインシュタイン凝縮転移の解明に向けた更なる努力が必要であることを示している。
次に,代表者が2009年に構成した「ゴールドストーンの定理と保存則を同時に満たす自己無撞着摂動展開法」を用いて,弱く相互作用するボーズ粒子系の基底状態のエネルギーと凝縮粒子数密度を計算した。この摂動展開によると、自己エネルギーのファインマン図形に,従来見落とされていたボーズ・アインシュタイン凝縮相特有の「可約」な構造が存在することが予言される。この「可約」な寄与が、基底状態エネルギーと凝縮粒子密度についての良く知られた「リー・ファン・ヤン補正」に修正をもたらし,それらの表式が、教科書に載っている従来の表式とは異なるものとなることが明らかになった。この事実は、弱結合のボゴリュボフ理論が正しくない可能性を強く示唆し、ボーズ・アインシュタイン凝縮理論の基礎を再構築する必要性を意味している。

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

    (5件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Ground-State Energy and Condensate Density of a Dilute Bose Gas Revisited2013

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa TSUTSUI and Takafumi KITA
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 82 ページ: 063001(1-4)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.063001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Studying Superfluid Transition of a Dilute Bose Gas by Conserving Approximations2012

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa TSUTSUI and Takafumi KITA
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 81 ページ: 114002(1-5)

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.114002

    • 査読あり
  • [学会発表] ボーズ・アインシュタイン凝縮相の数値計算2013

    • 著者名/発表者名
      筒井和政,北孝文
    • 学会等名
      日本物理学会2013年年次大会
    • 発表場所
      広島大学 (東広島市)
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] 自己無撞着摂動展開によるBEC転移の研究2012

    • 著者名/発表者名
      筒井和政,北孝文
    • 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 (横浜市)
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] Excitations in Bose-Einstein condensates revisited2012

    • 著者名/発表者名
      Takafumi KITA
    • 学会等名
      Ninth International Conference on New Theories, Discoveries and Applications of Superconductors and Related Materials
    • 発表場所
      Grand Hotel Villa Tuscolana (Italy)
    • 年月日
      20120916-20120920
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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