中性フェルミ・ボーズ原子気体の超流動に関する理論的研究

研究目的の一つである、スピン自由度を解放したボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)の集団励起について、超微細スピンF=1の系における前年の研究に続き、F=2の系の励起スペクトルを詳しく調べた。スピン自由度である超微細スピンは、超微細相互作用によりFで特徴付けられ、本研究で対象としている様な極低温ではその値が保存され、光学トラップ等で粒子を捕獲することにより、その内部状態を粒子が占有することでスピン自由度がうまれる。特に、本研究ではF=2の系として87Rbを念頭に置き、その基底状態は何か?という問題に励起スペクトルの解析を用いたアプローチで迫った。この系では、実験的に十分な精度で相互作用を特徴付ける散乱長が観測できておらず、低励起でのスペクトル解析が有効ではないかと考えた。結果として、更なる継続的な研究が必要ではあるものの、基底状態を決定する為の重要な知見一異なる不安定性のモードの発見一を得た。また、以前の研究の発展として、双極子相互作用の大きな系に対するモデルハミルトニアンを改善し、今後のこの系の発展につながる研究が行えた。このモデルハミルトニアンは、双極子相互作用が強く効く系の基底状態を求めるために、古典スピン近似を導入することで得られたものである。以前のモデルでは、秩序パラメーターとして、密度に関連する部分と、古典スピンの方向を定義する2つの角度を用いていたが、今回提案したモデルハミルトニアンでは、スピンを実軸上に射影したものを秩序パラメーターとして再定義することで、より数値計算的に扱いやすくなった。これにより、更に大きな系に対応することができ、これを用いた今後の研究が期待できる。

研究目的の一つである、スピン自由度を解放したボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)の集団励起について、超微細スピンF=1の系における前年の研究に続き、F=2の系の励起スペクトルを詳しく調べた。スピン自由度である超微細スピンは、超微細相互作用によりFで特徴付けられ、本研究で対象としている様な極低温ではその値が保存され、光学トラップ等で粒子を捕獲することにより、その内部状態を粒子が占有することでスピン自由度がうまれる。特に、本研究ではF=2の系として87Rbを念頭に置き、その基底状態は何か?という問題に励起スペクトルの解析を用いたアプローチで迫った。この系では、実験的に十分な精度で相互作用を特徴付ける散乱長が観測できておらず、低励起でのスペクトル解析が有効ではないかと考えた。結果として、更なる継続的な研究が必要ではあるものの、基底状態を決定する為の重要な知見一異なる不安定性のモードの発見一を得た。また、以前の研究の発展として、双極子相互作用の大きな系に対するモデルハミルトニアンを改善し、今後のこの系の発展につながる研究が行えた。このモデルハミルトニアンは、双極子相互作用が強く効く系の基底状態を求めるために、古典スピン近似を導入することで得られたものである。以前のモデルでは、秩序パラメーターとして、密度に関連する部分と、古典スピンの方向を定義する2つの角度を用いていたが、今回提案したモデルハミルトニアンでは、スピンを実軸上に射影したものを秩序パラメーターとして再定義することで、より数値計算的に扱いやすくなった。これにより、更に大きな系に対応することができ、これを用いた今後の研究が期待できる。