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2010 年度 実績報告書

双極子相互作用が拓く冷却原子気体の新現象

研究課題

研究課題/領域番号 22740265
研究機関東京大学

研究代表者

川口 由紀  東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (00456261)

キーワード物性理論 / 低温物性 / 原子・分子物理
研究概要

強磁性相互作用するスピノルBECにおいて細かい磁区構造が形成される様子が2008年にUCバークレーのグループにより観測された。この磁区構造の起源を解明するために、平均場理論を用いて励起スペクトルとスピンの非線形ダイナミクスを調べた。その結果、定性的には実験と同様に細かい磁区構造ができるものの、磁区構造の空間スケールは3倍、構造の現れる時間スケールは10倍実験で観測されたものより大きく、平均場理論では定量的に実験を説明できないことが分かった。通常、平均場理論で用いるGross-Pitaevskii(GP)方程式は絶対零度でのダイナミクスを記述するものであるが、長時間のダイナミクスを調べて時間平均をとることでエネルギー一定の下での熱平衡状態の情報を得ることができる。本研究の結果は、実験で観測された磁区構造は非常に長寿命の非平衡状態で、かつ、熱原子との直接的な相互作用が必要であることを示唆している。
また、一般にスピノルBECの秩序変数はスピンFの場合に4F+1変数となりスピンが大きくなるほど複雑になるが、強磁性BECの場合は実質、3次元スピンの方位と凝縮体全体の位相という3つの変数で記述することができる(流体近似)。そこで、強磁性BECに対するGP方程式を流体近似を用いて書き下し、スピン期待値に対する運動方程式を導出した。さらに、前述の系に対して流体方程式を用いて安定性解析を行ない、Bogoliubov励起と一致する結果を得た。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] 磁気双極子相互作用するボース・アインシュタイン凝縮体2011

    • 著者名/発表者名
      斎藤弘樹、川口由紀、上田正仁
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 46(依頼原稿) ページ: 21-28

  • [雑誌論文] 内部自由度を持ったボース・アインシュタイン凝縮体2011

    • 著者名/発表者名
      川口由紀
    • 雑誌名

      物性研究

      巻: 95(依頼原稿) ページ: 543-582

  • [雑誌論文] Topological Excitations in Spinor Bose-Einstein Condensates2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawaguchi, M.Kobayashi, M.Nitta, M.Ueda
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement

      巻: 186 ページ: 455-462

  • [雑誌論文] Collision Dynamics of Non-Abelian Vortices in Spinor Bose-Einstein Condensates2010

    • 著者名/発表者名
      M.Kobayashi, Y.Kawaguchi, M.Nitta, M.Ueda
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 162 ページ: 299-306

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous Magnetic Ordering in a Ferromagnetic Spinor Dipolar Bose-Einstein Condensate2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawaguchi, H.Saito, K.Kudo, M.Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 82 ページ: 043627-1-043627-17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamic equation of a spinor dipolar Bose-Einstein condensate2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kudo, Y.Kawaguchi
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 82 ページ: 053614-1-053614-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] スピノル・ボース・アインシュタイン凝縮で実現する非可換量子渦と、その衝突のダイナミクス2010

    • 著者名/発表者名
      小林未知数、川口由紀、新田宗土、上田正仁
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 65(依頼原稿) ページ: 625-628

  • [学会発表] スピノルBECの相転移におけるトポロジカル励起の選択則2011

    • 著者名/発表者名
      小林伸吾, 川口由紀, 小林未知数, 上田正仁
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      2011-03-25
  • [学会発表] Spontaneous Magnetic Ordering in a Ferromagnetic Spinor Dipolar Bose-Einstein Condensate2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawaguchi, H.Saito, K Kudo, M.Ueda
    • 学会等名
      ERATO Macroscopic Quantum Control Conference on Ultracold atoms and molecules
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2011-01-24
  • [学会発表] Quantum Ferrofluid : Bose-Einstein Condensate of Tiny Magnets2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawaguchi
    • 学会等名
      7th Japanese-German Fromtiers of Science Symposium
    • 発表場所
      Hotel Steigenberger Sanssouci, Potsdam, Germany
    • 年月日
      2010-11-12
  • [学会発表] スピノルダイポールBECの流体方程式2010

    • 著者名/発表者名
      工藤和恵, 川口由紀
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] 有限温度における3次元のスピン1Ferromagnetic BECの相図2010

    • 著者名/発表者名
      グェンタンフク, 川口由紀, 上田正仁
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] 非可換量子乱流2010

    • 著者名/発表者名
      小林未知数, 川口由紀, 新田宗土, 上田正仁
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] Spin Dynamics in Spinor Dipolar BECs2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawaguchi, H.Saito, K.Kudo, M.Ueda
    • 学会等名
      2010 SIAM Conference on Nonlinear Waves and Coherent Structures(NW10) Minisymposium : Bose-Einstein Condensation : Modelling, Analysis and Simulation
    • 発表場所
      Philadelphia, Pennsylvania, USA
    • 年月日
      2010-08-16
  • [学会発表] Spin Dynamics in Spinor Dipolar Bose-Einstein Condensates2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawaguchi, H.Saito, K.Kudo, M.Ueda
    • 学会等名
      International Workshop on Statistical Physics of Quantum Systems
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2010-08-03
  • [学会発表] スピノルBECにおけるトポロジカル励起2010

    • 著者名/発表者名
      川口由紀
    • 学会等名
      理研シンポジウム
    • 発表場所
      理化学研究所
    • 年月日
      2010-07-23
  • [学会発表] Symmetry classification of the ground states of a spin-3 spinor Bose-Einstein condensate2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawaguchi, M.Ueda
    • 学会等名
      19th International Laser Physics Workshop
    • 発表場所
      Foz do Iguazu, Brazil
    • 年月日
      2010-07-06

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公開日: 2012-07-19  

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