2007 Fiscal Year Annual Research Report
フェルミ原子気体のBCS-BECクロスオーバー域における擬ギャップの研究
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19540420
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
大橋 洋士 Keio University, 理工学部, 准教授 (60272134)
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| Keywords | フェルミ原子気体 / BCS-BECクロスオーバー / 強結合効果 / 有効相互作用 / 擬ギャップ / ボソン・フェルミオン混合系 |
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| Research Abstract |
フェルミ原子カス超流動のBCS-BECクロスオーバー領域を理論的に研究、強結合効果による擬ギャップの形成を超流動転移温度において調べた。フェルミ面近傍の状態密度の低下で特徴づけられる擬ギャップは、相互作用を強くすると弱結合BCS領域とクロスオーバー領域の境界辺りから現れ始めるが、強結合BEC領域に近づき化学ポテンシャルが負になると急速に消えることを見出した。これは、強結合領域では強く結合した分子ボゾンが形成されるため、超流動揺らぎが抑制されることに因るものである。ただし、BEC領域では分子ボソンの形成を反映し、1粒子励起スペクトルに大きなギャップが現れる。以上より、擬ギャップの観測には強結合BEC領域ではなく、中間結合領域(クロスオーバー領域)が適していることが明らかとなった。今回の計算は超流動転移温度と擬ギャップ形成の効果を自己無撞着に扱わなかったので、今度、この点を改良する必要がある。
上記に加え、最近話題となっている対形成に関与する2種類のフェルミ原子の数が異なる場合の超流動についても研究した。強結合BEC領域を強く結合した分子ボソンと過剰分のフェルミ原子からなるボソン・フェルミオン混合系とみなし、これら粒子間にはたらく低エネルギーの有効相互作用を繰り込み群理論により計算した。結果、フェルミオンと分子ボソン間の有効相互作用は超流動転移温度近傍で強い温度依存性を示し、特に転移温度においてゼロとなることを見出した。これはボーズ凝縮する際、繰り込まれたボーズ粒子の最低エネルギー準位は安定であることが必要であり、フェルミオンを介してボソン間に相互作用が発生しないようにするためにおこる現象と解釈できる。従来の研究で行われてきたボソンとフェルミオン間の相互作用を2体レベルで扱う範囲では相互作用の温度依存性は得られず、本研究成果により、低エネルギーのボソン・フェルミオン相互作用には2体レベルを超えた多体効果が重要であることが明らかとなった。
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