光学格子中フェルミ原子気体のBEC-BCSクロスオーバー領域における超流動の崩壊

BCS-BECクロスオーバーでは、BCS理論的な超流動とBEC超流動の二つの超流動機構に対して統一的な舞台を提供するという利点から、盛んに研究されている。しかしながら、超流動を担う粒子の特定とその性質は未だ明らかにされていない現状となっている。そこで、本年度は各超流動成分における励起スペクトルの性質の違いに着目し、超流動成分の特定方法の確立を狙った研究を行った。BCS超流動状態からの励起は、クーパー対の破壊に伴い重心運動量を0に保った2つの個別原子が励起すると考えられる。一方、分子ボソン超流動状態からの励起は、分子の状態を保ったまま励起する。クーパー対の性質を調べるのに用いられるdouble photoemission (DPE)に着目し、Fermi原子気体において、光子放出分光法を応用したDPEに対応する物理量と二粒子スペクトルとの関係を明らかにした。これにより、絶対零度におけるBCS-BECクロスオ-バー領域におけるDPEの角度依存性を解析し、その違いにより、超流動を担う粒子の特定が出来得ることを明らかにした。また、BCS-BECクロスオーバーの一方の極限であるBEC超流動において、光子放出分光法を用いた音波の励起についても研究を行った。超流動ダイナミクスを詳細に理解する為には、第一音波及び第二音波を同時に観測する必要があるが、実験的には二つの音波を同時に観測するには至っていない。そこで、低エネルギー領域においてBose超流動気体のGreen関数と超流動速度相関関数の間に成り立つ関係式に着目し、第一音波及び第二音波の励起について研究を行った。これにより、光子放出分光法を用いて音波の励起を観測することにより、第一音波と第二音波が同時に観測され得ることを明らかにした。

BCS-BECクロスオーバーでは、BCS理論的な超流動とBEC超流動の二つの超流動機構に対して統一的な舞台を提供するという利点から、盛んに研究されている。しかしながら、超流動を担う粒子の特定とその性質は未だ明らかにされていない現状となっている。そこで、本年度は各超流動成分における励起スペクトルの性質の違いに着目し、超流動成分の特定方法の確立を狙った研究を行った。BCS超流動状態からの励起は、クーパー対の破壊に伴い重心運動量を0に保った2つの個別原子が励起すると考えられる。一方、分子ボソン超流動状態からの励起は、分子の状態を保ったまま励起する。クーパー対の性質を調べるのに用いられるdouble photoemission (DPE)に着目し、Fermi原子気体において、光子放出分光法を応用したDPEに対応する物理量と二粒子スペクトルとの関係を明らかにした。これにより、絶対零度におけるBCS-BECクロスオ-バー領域におけるDPEの角度依存性を解析し、その違いにより、超流動を担う粒子の特定が出来得ることを明らかにした。また、BCS-BECクロスオーバーの一方の極限であるBEC超流動において、光子放出分光法を用いた音波の励起についても研究を行った。超流動ダイナミクスを詳細に理解する為には、第一音波及び第二音波を同時に観測する必要があるが、実験的には二つの音波を同時に観測するには至っていない。そこで、低エネルギー領域においてBose超流動気体のGreen関数と超流動速度相関関数の間に成り立つ関係式に着目し、第一音波及び第二音波の励起について研究を行った。これにより、光子放出分光法を用いて音波の励起を観測することにより、第一音波と第二音波が同時に観測され得ることを明らかにした。