二成分冷却原子気体における量子渦のダイナミクスと量子乱流の示す統計則

二元冷却原子气体中量子涡流动力学和量子湍流统计定律

基本信息

批准号：
20J14459
负责人：
韓俊植
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

冷却原子気体Bose-Einstein凝縮体は超流動性を示す量子流体であり、渦は循環が量子化された量子渦となる。加えて実験における高い制御性を示し、多成分系が実現可能であるため、乱流研究の良いモデルとして、近年広く研究されている。しかし、量子乱流に関する研究の多くは一成分系を対象としたものである。そこで本研究では、二次元二成分系での量子渦のダイナミクスに着目して研究を行った。二成分系では、同成分間相互作用に加え、一成分系には無い特有のパラメータの異成分間相互作用がある。これらの相互作用は原子間に働き、これに起因して渦間にも相互作用が働く。そこで、二成分系の量子乱流研究では、量子乱流を構成する量子渦のダイナミクスが、これらの相互作用にどのように依存するかに着目するという方法が考えられる。当該年度の研究ではまず、前年度から研究していた、異成分間相互作用に起因した二成分系での渦対の対消滅と再帰現象にかんする研究をまとめ、Physical Review Aでの出版および国際学会での発表を行った。次に、レーザーポテンシャルへの流れの印加による量子渦の形成に関する計算を進めた。この計算を通して、両成分の渦は重なった状態で形成されることを見出した。そこで初期状態として、両成分に渦が一個ずつ存在しそれらが重なった状態を与え、そこからのダイナミクスに着目した計算を行った。本計算では、重なった二つの渦が分離し、その後のダイナミクスは二つの渦が同符号か異符号かによって定性的にも大きく異なることを示した。同符号では二つの渦が渦間距離を変化させながら互いに回転運動をする。異符号では二つの渦は並進運動をしながら境界条件によって渦が再度重なり、分離する際に運動方向が反転する。これらの結果は、日本物理学会で発表し、JPSJに投稿し出版となった。

冷却的原子气体玻色菌冷凝水是一种表现出超流体的量子流体，并且涡流在循环中量化了量化的量子涡流。此外，它在实验中具有很高的可控性，并且可以实现多组分系统，并且在近年来作为湍流研究的良好模型进行了广泛研究。但是，关于量子湍流的许多研究集中在一个组件系统上。因此，在这项研究中，我们专注于二维两组分组中量子涡度的动力学。除了在两个组件系统中相同的组件之间的相互作用外，在一个组分系统中还没有发现独特参数的相互作用相互作用。这些相互作用作用于原子之间，因此，涡旋之间的相互作用也起作用。因此，在二进制系统中量子湍流的研究中，可以考虑将一种方法集中在构成量子湍流的量子涡流的动力学上如何取决于这些相互作用。在今年的研究中，我们首先汇编了有关涡备对消失和递归现象的研究，这是由于集体相互作用而引起的，这是我们自上一年以来一直在研究的，并将其发布在物理评论A中，并在国际会议上介绍。接下来，通过将流量施加到激光电势的情况下，计算量子涡流的形成。通过此计算，发现两个组件的涡旋均以重叠状态形成。因此，作为一种初始状态，对两个组件的涡流都存在一个一个一个一个一个一个一个一个涡流的状态，以及它们重叠的状态，并且进行了重叠，并将重点关注动力学的计算。在此计算中，两个重叠的涡旋分开，随后的动力学在定性上取决于两个涡旋是相同还是不同的。在相同的代码中，两个涡流在改变涡流之间的距离时相互旋转。在不同的代码中，两个涡流被翻译，而由于边界条件，涡流再次重叠，并且在分开时运动方向会反转。这些结果是在日本物理学会中提出的，并将其发布给JPSJ发表。