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2015 年度 実績報告書

光格子中の冷却原子気体における新奇超流動現象の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25400419
研究機関東京理科大学

研究代表者

二国 徹郎  東京理科大学, 理学部, 教授 (50360160)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード冷却原子気体 / Bose-Einstein凝縮 / 量子渦格子 / 集団励起
研究実績の概要

1. 有限温度におけるBose凝縮気体における量子渦格子生成のダイナミクスを数値シミュレーショにより調べた。凝縮体秩序変数に対するGross-Pitaevskii方程式と熱的に励起された非凝縮体原子に対する運動論方程式(Boltzmann方程式)を連立させて数値的に解くことにより、Bose凝縮気体を回転させると非凝縮成分(常流動成分)が最初に角運動量を持ち、その角運動量が凝縮成分(超流動成分)に受け渡されることにより量子渦が生成されることがわかった。以上のように、量子渦生成において常流動成分が担う役割を明らかにした。

2. トラップポテンシャル中のBose凝縮気体の集団励起モードの実験において近年、四重極モードとシザースモードを同時に励起した際にモード間の非線形結合が示唆される結果が得られた。この結果を理解するために、Gross-Pitaevskii 方程式の数値解析および摂動論の二つのアプローチにより四重極-シザースモード間の非線形結合効果について調べた。その結果として、実験的に観測された非線形結合が確かに起こり得ることが明確に理解できた。

3. 質量、粒子数が異なる二成分Fermi混合系における集団励起の振る舞いを、Boltzmann方程式にモーメント法を適用することによって理論的に調べた。特に、無衝突領域から流体力学領域への移行に伴う音波の振舞の変化に着目した。流体力学領域では、同位相で揺らぐ第一音波は伝搬するが逆位相のスピン波は粒子拡散、熱拡散の効果により著しく減衰する。しかし、量子統計性が顕著な極低温での無衝突領域ではスピンモードの伝搬が可能であることを示した。また、粒子数差があるとスピンモードが流体力学領域でも現れることがわかった。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Formation of Vortex Lattices in Superfluid Bose Gases at Finite Temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      EmiKo Arahata, Tetsuro Nikuni
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 183 ページ: 191

    • DOI

      10.1007/s10909-016-1559-z

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fano resonance through Higgs bound states in tunneling of Nambu-Goldstone modes2015

    • 著者名/発表者名
      Takers Nakayama, Ippei Danshita, Tetsuro Nikuni, Shunji Tsuchiya
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 92 ページ: 043610

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.92.043610

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 粒子・正孔対称性が僅かに破れた超流動体の集団励起を記述する場の量子論の定式化2016

    • 著者名/発表者名
      段下一平, 中山健, 二国徹郎, 土屋俊二
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 二次元有限温度Bose 凝縮体におけるダークソリトン2016

    • 著者名/発表者名
      大屋裕紀,渡部昌平,二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71 回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 調和トラップ中のフェルミ超流動体におけるHiggsモードの振る舞い2016

    • 著者名/発表者名
      時本純, 土屋俊二, 二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-19
  • [学会発表] 調和トラップ中のBECにおける四重極モード・シザースモード間の非線形カップリングの解析2015

    • 著者名/発表者名
      溝口貴広, 渡部昌平, 二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 二成分Fermi-Fermi混合気体の集団励起 -collisionless領域から流体力学領域まで-2015

    • 著者名/発表者名
      成嶌優人, 渡部昌平, 二国徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Formation of Vortex Lattice in Superfluid Bose Gases at Finite Temperatures2015

    • 著者名/発表者名
      Emiko Arahata, Tetsuro Nikuni
    • 学会等名
      2015 International Symposium on Quantum Fluids and Solids
    • 発表場所
      New York, USA
    • 年月日
      2015-08-09 – 2015-08-15
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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