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2014 年度 実施状況報告書

トポロジカル欠陥が織りなす新奇で普遍的なダイナミクスの探求

研究課題

研究課題/領域番号 26870295
研究機関京都大学

研究代表者

小林 未知数  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50433313)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードトポロジカル欠陥 / 南部・ゴールドストーンモード / Kosterlitz-Thouless転移
研究実績の概要

本研究の目的は、様々な物理系および相で現れるトポロジカル欠陥について、普遍的に現れる新奇なダイナミクスを探求し、統一的に理解することである。26年度には以下に述べる2つのテーマに基づいた研究を行った。
トポロジカル欠陥が存在すると時空の対称性が自発的に破れることになるが、この自発的対称性の破れに対する南部・ゴールドストーンモードの解析を行った。特に興味深い現象の1つとして、本来独立であるべきである時空対称性と内部対称性であるが、系のローレンツ対称性が自発的に破れている系では、これら2つの対称性の破れに対する南部・ゴールドストーンモードが結合し、1つのモードとして振る舞うことができるという事実を明らかにした。また、トポロジカル欠陥に対する南部・ゴールドストーンモードは、従来の内部対称性の破れに対する南部・ゴールドストーンモードとは異なって、分散が非整数になりうることを明らかにした。これは系のローレンツ対称性が自発的に破れ、モードが結合しているときに起こりうる。
もう1つ行った研究として、2次元系におけるKosterlitz-Thouless転移の研究を行った。2次元系では、3次元系で見られるような対称性の破れに伴う熱力学的な相転移は起こらず、熱ゆらぎを介して生成した量子渦対が、対として束縛状態にあるか、乖離して自由に運動できるかという転移が起こり、熱力学量ではなく系の流れに対する動的な応答に対する特異性が生じることが知
られている。この転移に関しては量子渦が主要な枠割を果たしており、KT転移自体が量子渦のトポロジーを大きく反映したものになることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の目的である、トポロジカル欠陥の特徴を示す、2つの興味深い現象を明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

平成26年度は解析計算がややメインの研究であったが、平成27年度には、数値計算へと徐々にシフトさせ、さらに多彩な系に対するトポロジカル欠陥の現象を探求する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Nonrelativistic Nambu-Goldstone Modes Associated with Spontaneously Broken Space-Time and Internal Symmetries2014

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 113 ページ: 120403-1-5

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.120403

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Non-relativistic Nambu-Goldstone modes propagating along a skyrmion line2014

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 90 ページ: 025010-1-9

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.90.025010

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Color Magnetism in Non-Abelian Vortex Matter2014

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi, Eiji Nakano, and Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 6 ページ: 130-1-12

    • DOI

      10.1007/JHEP06(2014)130

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Torus knots as Hopfions2014

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 728 ページ: 314-318

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2013.12.002

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Vortex polygons and their stabilities in Bose-Einstein condensates and field theory2014

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Jounal of Low Temperature Physics

      巻: 175 ページ: 208-215

    • DOI

      10.1007/s10909-013-0977-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kelvin modes as Nambu-Goldstone modes along superfluid vortices and relativistic strings: finite volume size effects2014

    • 著者名/発表者名
      Michikazu Kobayashi and Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 021B01 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1093/ptep/ptu017

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 冷却スピノル・ボース原子気体におけるKosterlitz-Thouless転移2015

    • 著者名/発表者名
      小林未知数
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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