極低温凝縮原子気体における量子乱流現象の理論的研究

低温凝聚原子气体中量子湍流现象的理论研究

• 批准号: 08J07229
• 负责人: 小林 未知数
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J07229/
• 关键词: 量子渦; 量子乱流; 非可換量子渦; vortex tiling; cyclic相; 量子流体; ボース・アインシュタイン凝縮

私の研究目的は、極低温凝縮原子気体に代表される量子流体において、その乱流状態(量子乱流)を理論的に解明することである。私は前年度に引き続きスピン2の自由度を持ったスピノール・ボース・アインシュタイン凝縮体において実現される非可換量子渦の理論的研究を行った。今回、私はこの非可換量子渦においてvortex tilingと我々が名付けた、今まで知られてきたどんな量子渦においても研究されてこなかった現象が起こりうることを初めて明らかにした。スピノール・ボース・アインシュタイン凝縮体のような内部自由度のある系において量子渦が作られると、渦の内部を占める対称性の候補が複数ある場合、どの対称性の状態がスピン空間のどの向きで渦の内部にはめこまれるのか?というvortex tilingが生じる。非可換量子渦の場合、渦の外側と内部を占める2つの状態がスピン空間において異なった離散対称性を持っており、この場合にはこれら離散対称性の非整合性により、さらに渦芯の回転対称性が破れることが明らかになった。渦芯の回転対称性の破れ方は、渦の内部を占める状態の離散対称性によって決まる。つまり出来上がった渦の形を見れば渦の内部を占める状態のスピン空間における形が分かることになる。またスピン2のスピノール・ボース・アインシュタイン凝縮体には、cyclic相と呼ばれる非自明な相が理論的に予言されている。cyclic相はルビジウム原子によるボース・アインシュタイン凝縮体での観測可能性が提唱されているが、かなり絶望的である。ところがcyclic状態を渦芯として持つ量子渦をルビジウム原子で作ることができることを私は発見した。さらに1本の渦糸を考えたとき、渦糸上の励起として渦糸上の新しい波(ツイスト波)の存在を与える。このような渦で量子乱流を形成した場合、ツイスト波による新しいエネルギーカスケードの存在が予想される。

Private の research purpose は, extremely low temperature condensation atomic 気 に representative さ れ る quantum fluid に お い て, そ の turbulence state (quantum turbulence) に を theory explain す る こ と で あ る. Private は before annual に lead き 続 き ス ピ ン の 2 dof を hold っ た ス ピ ノ ー ル · ボ ー ス · ア イ ン シ ュ タ イ ン condensation body に お い て be presently さ れ る not can in the study of quantum theory of vortex の を line っ た. Today, private back は こ の non replaceable quantum vortex に お い て vortex tiling と I 々 が name pay け た, today ま で know ら れ て き た ど ん な quantum vortex に お い て も research さ れ て こ な か っ た phenomenon が up こ り う る こ と を early め て Ming ら か に し た. ス ピ ノ ー ル · ボ ー ス · ア イ ン シ ュ タ イ ン condensation body の よ う な internal degrees of freedom の あ る department に お い て quantum vortex が as ら れ る と, vortex internal を の め る "sexual の alternate が seaborne あ る occasions, ど の said sex seaborne の state が ス ピ ン space の ど の to き で vortex の internal に は め こ ま れ る の か? Youdaoplaceholder0 と うvortex tilingが student じる. Non replaceable quantum vortex の occasions, vortex の lateral と accounted for internal を め る 2 つ の state が ス ピ ン space に お い て different な っ た discrete said sexual を seaborne hold っ て お り, こ の occasions に は こ れ ら discrete said seaborne sexual の nonintegrated に よ り, さ ら に vortex core の back planning polices according to sexual が broken れ る こ と が Ming ら か に な っ た. The 転 symmetry property of the vortex core <s:1> return <s:1> breaks through the れ square, and the を inside the vortex <s:1> occupies the める state <s:1> discrete symmetry property によって determines まる. つ ま り out on が っ た vortex の form を see れ ば vortex の accounted for internal を め る state の ス ピ ン space に お け る form が points か る こ と に な る. ま た ス ピ ン 2 の ス ピ ノ ー ル · ボ ー ス · ア イ ン シ ュ タ イ ン condensation body に は, cyclic phase と shout ば れ る not self-evident に が な phase theory to say さ れ て い る. Cyclic phase は ル ビ ジ ウ ム atomic に よ る ボ ー ス · ア イ ン シ ュ タ イ ン condensation body で の 観 が measurement possibility to sing さ れ て い る が, か な り desperate で あ る. と こ ろ が cyclic state を vortex core と し て hold つ quantum vortex を ル ビ ジ ウ で ム atoms as る こ と が で き る こ と を private は 発 see し た. Youdaoplaceholder0 one copy of the を vortex system を examines the えたと さらに, the <s:1> excitation on the vortex system と the て て the new <s:1> wave (<s:1> スト スト wave) on the vortex system さらに exists in を and える. こ の よ う な quantum turbulence vortex で を form し た occasions, ツ イ ス ト wave に よ る new し い エ ネ ル ギ ー カ ス ケ ー ド の is が to think さ れ る.

项目成果

Particle Creation in Bose-Einstein Condensates : Numerical Analysis for Trapped Ultracold Atoms

玻色-爱因斯坦凝聚中的粒子产生：被捕获的超冷原子的数值分析

• 发表时间: 2008
• 作者: Michikazu Kobayashi;Yasunari Kurita;Takao Morinari;Makoto Tsubota;Hideki Ishihara
• 通讯作者: Hideki Ishihara

Analysis of Self-similar Reconnecting Dynamics of Quantized Vortices

量子化涡旋自相似重连动力学分析

• 发表时间: 2008
• 作者: Michikazu Kobayashi;Makoto Tsubota
• 通讯作者: Makoto Tsubota

原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体を用いた量子乱流研究の実現

利用原子气体玻色-爱因斯坦凝聚体实现量子湍流研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: 応用理学研究所研究集会報告 18ME-S7
• 作者: Michikazu Kobayashi;Yarunari Kurita;Takao Morinari;Makoto Tsubota;Hideki Ishihara;小林未知数
• 通讯作者: 小林未知数

量子乱流の数値解析

量子湍流的数值分析

• 发表时间: 2009
• 作者: Michikazu Kobayashi;Yarunari Kurita;Takao Morinari;Makoto Tsubota;Hideki Ishihara;小林未知数;小林未知数
• 通讯作者: 小林未知数

Particle creation in Bose-Einstein condensates : Numerical analysis of the Bogoliubov-de Gennes equation for trapped ultracold atoms

玻色-爱因斯坦凝聚体中的粒子产生：捕获超冷原子的 Bogoliubov-de Gennes 方程的数值分析

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series 150
• 作者: Michikazu Kobayashi;Yarunari Kurita;Takao Morinari;Makoto Tsubota;Hideki Ishihara
• 通讯作者: Hideki Ishihara