| 研究概要 |
本研究は、蜂の巣光格子中の引力フェルミ原子気体においてクーパー対液体と呼ばれる新奇量子相の物性を調べ、その擬ギャップの起源としての可能性を検証する。クーパー対液体相は、引力相互作用を大きくしていったときの半金属相と超流動相の間の量子臨界点近傍において出現すると期待される。このような基底状態の変化の様子は、素励起の振舞を調べることにより探ることができる。そこで本年度は、蜂の巣光格子中の引力フェルミ原子気体について、量子相転移点近傍における集団励起の振舞について調べた。
蜂の巣格子上の引力ハバード模型から出発し、一般化乱雑位相近似により量子相転移点近傍における集団モードの振る舞いについて解析した。その結果、超流動相において、秩序パラメタの位相の揺らぎに伴うAnderson-Bogoliubov(AB)モードに加え、振幅の揺らぎに伴うHiggsモードが安定に存在することがわかった。通常の超伝導体では、Higgsモードは準粒子対に分解し安定に存在することができない。しかしこの系では、Higgsモードは準粒子の連続体よりも低いエネルギーを持つため準粒子対への崩壊が起きない。このような安定なHiggsモードの例は他に知られていない。更に、半金属相においてエキシトンとクーペロンと呼ばれる2種類の安定な集団モードが存在し、これらが転移点において混成し、超流動相のHiggsモードとABモードへと変化することを見出した。本研究ではクーパー対液体相の特定には至らなかったが、Higgsモード、クーペロンといった励起は超伝導揺らぎに由来する励起であるため、これらが低エネルギーで安定に存在することは、クーパー対液体、擬ギャップの存在を強く示唆する。更に、本研究では, Higgsモードが冷却原子系において、Bragg scatteringと呼ばれる手法によって実験的に観測可能であることを明らかにした。
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