冷却原子分子気体を用いたQCD多体系の量子シミュレーションの実現に向けた理論研究

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本年度は，(1)昨年度に得られた研究成果の対外発表，および，(2)昨年度の研究にて重要性が明らかになった「分子間相互作用の問題」に関するさらなる理論研究，を行った．実績(1)では，本研究課題が冷却原子気体分野(物性物理学領域)とクォーク・ハドロン物理学(原子核物理学領域)との境界領域を取り扱うものであることを踏まえ，分野横断型の学会に重点的に参加した．一方，これら成果を今年度中に原著論文の形で公表するには至らなかった．助成期間終了後の次年度以降の研究活動と並行し，原著論文の執筆を行う予定である．実績(2)に関し，昨年度は，冷却Bose-Fermi混合原子気体をクォーク・ハドロン多体系の量子シミュレーターとして活用する場合，複合分子間の有効相互作用が非常に重要であることを明らかにした．今年度はこの知見を踏まえ，冷却原子気体分野でより研究が進んでいる２成分Fermi原子気体に対し，昨年度開発した手法を適用，その分析に取り組んだ．この手法は，経路積分により(原子気体の自由度を積分して得られる)分子自由度で表した有効作用に現れる全ての高次項(例えば3つの分子が相互作用する3体相互作用など，多体分子間相互作用を表す)を足し合わせることに相当する．解析の結果，(1)分子間の2体散乱を考える範囲では効かないと従来考えられていたこれら高次項が，(それらが有効相互作用であるという事実を反映し)縮約を通じて2体散乱にleadingで影響を与えること，および，(2)そうして得られる級数の収束性が，元々の原子間相互作用の詳細に強く依存すること，という非自明な性質を明らかにした．さらに，こうした「少数系物理」の解析をどのように「多体物理」へ拡張するか議論した．これらの成果の一部は既に原著論文が執筆できる段階にまとまっており，実績(1)のものと合わせ，次年度以降執筆に取り組む予定である．