超流体中の射影低次元空間における自発的対称性の破れ

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この課題では主に，２成分の超流体で構成される２成分ボース・アインシュタイン凝縮体における動的現象に関して，理論・数値的研究を行った．以下に主な研究成果を挙げる．(1)２成分超流体中のドメイン壁対消滅過程で生じる量子渦の拡散現象：生成された量子渦はドメイン壁と垂直な「余剰次元」方向へと拡散し，その長さスケールが時間に比例して成長することを明らかにした．この事と，対消滅によって有効的に意味を成す射影２次元空間における特徴的な長さスケールの時間発展が時間の平方根に比例するということを比較すると，一定時間経過したあたりで２次元的な振る舞いが３次元的な振る舞いへとクロスオーバーすることが期待される．(2)２成分冷却原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体と場の理論で実現するドメイン壁（ブレーン）と量子渦（ストリング）の複合ソリトンおよびブージャムの解の比較：「ブージャムチャージ」と呼ばれる場の理論で提唱された物理量の２成分凝縮体系への適用を試み，その定式化を行った．(3)２成分超流体の量子渦に関して新奇な動的振る舞いを発見：お互いに逆向きの回転流をもった混合２成分超流体の渦が重なっている状態をCounter-rotating vortexと名づけ，その安定性解析を行った．その結果，初期状態で各成分が保有する量子渦の量子数の絶対値よりも多い数の量子渦に分裂することで，この状態は不安定化することがわかった．この奇妙な現象には対向超流動の不安定性の特徴が強く影響することを明らかにした．(4)相分離した２成分超流体における南部・ゴールドストーン(NG)モードの理論的同定：一様系で平面状のドメイン壁が存在する場合，NGモードの数は二つしか存在しないことを初めて明らかにした．これはこの系のNGモードの１つであるリプロンがドメイン壁の並進移動と相対位相の揺らぎの線形結合として表現できることに起因していると考えられる．