物質波小滴の安定化と応用

本研究の主な目的は、気体のボース・アインシュタイン凝縮体が外部ポテンシャルの助けを借りずに形を保った状態、いわゆる「物質波小滴」を安定化する方法を追求することである。今年度は、この目的に対して、新しい安定化法を発見するという大きな進展があった。従来の安定化法では、外部磁場を振動させることによって、原子間相互作用を高速に振動させる必要があった。しかしながらこの方法は、振動磁場が冷却系に悪影響を及ぼす可能性があるため、実験的にはやや困難であった。これに対して、今回の方法では、2成分の凝縮体に定常的にマイクロ波を照射するだけで、安定化が実現するため、従来に比べてはるかに実現可能性が高い。2準位原子にマイクロ波を照射すると、ラビ振動により、2準位間で状態の振動が起こる。その結果、有効的な相互作用が振動し、従来の安定化の機構が働くというのが安定化の基本原理である。この方法がうまく機能するためには、それぞれの準位の原子同士、および準位間の散乱長、すなわち3つのパラメータが安定領域内になければならない。本研究では、系統的な数値計算を行うことによって安定領域を決定した。その結果、比較的広いパラメータ領域で安定化が可能であることが示された。また、もし散乱長が安定領域外であった場合にも、フェッシュバッハ共鳴の手法を用いて安定領域内へ散乱長を変化させられる可能性がある。変分法を使った解析により、数値的に得られた安定領域に対して、定性的な理解が得られた。なお本研究は、ボース・アインシュタイン凝縮体の実験者として著名なライス大のHulet 教授の発案により行われた国際的な共同研究である。

本研究の主な目的は、気体のボース・アインシュタイン凝縮体が外部ポテンシャルの助けを借りずに形を保った状態、いわゆる「物質波小滴」を安定化する方法を追求することである。今年度は、この目的に対して、新しい安定化法を発見するという大きな進展があった。従来の安定化法では、外部磁場を振動させることによって、原子間相互作用を高速に振動させる必要があった。しかしながらこの方法は、振動磁場が冷却系に悪影響を及ぼす可能性があるため、実験的にはやや困難であった。これに対して、今回の方法では、2成分の凝縮体に定常的にマイクロ波を照射するだけで、安定化が実現するため、従来に比べてはるかに実現可能性が高い。2準位原子にマイクロ波を照射すると、ラビ振動により、2準位間で状態の振動が起こる。その結果、有効的な相互作用が振動し、従来の安定化の機構が働くというのが安定化の基本原理である。この方法がうまく機能するためには、それぞれの準位の原子同士、および準位間の散乱長、すなわち3つのパラメータが安定領域内になければならない。本研究では、系統的な数値計算を行うことによって安定領域を決定した。その結果、比較的広いパラメータ領域で安定化が可能であることが示された。また、もし散乱長が安定領域外であった場合にも、フェッシュバッハ共鳴の手法を用いて安定領域内へ散乱長を変化させられる可能性がある。変分法を使った解析により、数値的に得られた安定領域に対して、定性的な理解が得られた。なお本研究は、ボース・アインシュタイン凝縮体の実験者として著名なライス大のHulet 教授の発案により行われた国際的な共同研究である。