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

超流体射影低维空间的自发对称破缺

• 批准号: 25887042
• 负责人: 竹内 宏光
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-08-30 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25887042/
• 关键词: 低温物理学; 超流動; ボース・アインシュタイン凝縮; 量子流体力学; 流体力学的不安定性; 界面; 自発的対称性の破れ

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．

The main purpose of this paper is to study the theoretical and numerical study of the dynamic phenomena of two-component superfluids. The main research results are listed below. (1)2 The quantum vortex dispersion phenomenon occurs in the process of destruction of the wall in the composition superfluid: the quantum vortex is generated in the direction of the wall and the vertical "residual dimension", and the quantum vortex is dispersed in the direction of the wall and the vertical dimension. This is a matter of comparing the length of the time span of the characteristic of the 2-dimensional space with the square root of the time span of the 2-dimensional vibration dance of the 3-dimensional vibration dance of the 3-dimensional vibration dance of the 2-dimensional vibration dance of the 3-dimensional vibration dance of the 2-dimensional vibration dance of the 3-dimensional vibration dance of the 3- (2)2 A comparison of the solutions of the theoretical realization of the two-component condensed system of physical quantities and the theoretical realization of the two-component condensed system of physical quantities of cooled atoms and quantum vortices. (3)2 The quantum vortex of the component superfluid is related to the vibration of the novel motion. The vibration of the component superfluid is found to be mixed with the Counter-rotating vortex. The stability of the component superfluid is analyzed. As a result, in the initial state, the quantum number of the quantum vortex is maintained, and the quantum number of the quantum vortex is split. This phenomenon is characterized by instability in the opposite direction. (4)The theoretical identity of phase separation in two-component superfluids is: when a planar wall exists, NG exists in the opposite number. In this case, the first phase of the system is the linear combination of the first phase and the second phase.

项目成果

Nambu-Goldstone modes in segregated Bose-Einstein condensates

• DOI: 10.1103/physreva.88.043612
• 发表时间: 2013-09
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: H. Takeuchi;K. Kasamatsu

Counter-rotating vortices in miscible two-component Bose-Einstein condensates

• DOI: 10.1103/physreva.88.063617
• 发表时间: 2013-10
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: S. Ishino;M. Tsubota;H. Takeuchi

相分離した2成分ボース・アインシュタイン凝縮体における南部・ゴールドストーンモード

相分离二元玻色-爱因斯坦凝聚体中的南部-戈德斯通模式

• 发表时间: 2014
• 作者: H. Takeuchi;S. Higashitani;K. Nagai;Yoonseok Lee;H.C. Choi;B.H. Moon;N. Masuhara;M.W. Meisel;N. Mulders;水野佑充子，出原健太郎，竹内宏光;竹内宏光，笠松健一
• 通讯作者: 竹内宏光，笠松健一

Quantum Hydrodynamic Instability and Projected Spontaneous Symmetry Breaking in Superfluids

超流体中的量子流体动力学不稳定性和预计自发对称破缺

• 发表时间: 2013
• 作者: H. Takeuchi;S. Higashitani;K. Nagai;Yoonseok Lee;H.C. Choi;B.H. Moon;N. Masuhara;M.W. Meisel;N. Mulders;水野佑充子，出原健太郎，竹内宏光;竹内宏光，笠松健一;H. Takeuchi and K. Kasamatsu;石野隼伍，竹内宏光，坪田誠;Hiromitsu Takeuchi
• 通讯作者: Hiromitsu Takeuchi

（２）Elementary Excitation Physics Laboratory

(2) 初级激发物理实验室