冷却原子気体のBEC-BCSクロスオーバーにおける多体効果の理論的研究

散乱長が大きな3粒子系では、離散スケーリング則を示す3粒子束縛状態が普遍的に現れ、Efimov状態とよばれる。Efimov状態のエネルギースケールを決定する重要なパラメータとして3体パラメータがある。近年、3体パラメータが普遍的に振舞うことが冷却原子気体の実験で発見された。昨年までの研究で、私は冷却原子系特有のvan der Waals型相互作用をする系について、3体パラメータが普遍的に振舞うことの物理的起源を解明した。本年度の研究では、vall der Waals型以外の様々な相互作用をする3粒子問題を解き、3体パラメータが普遍性がvan der Waals型以外の様々な相互作用をする系について普遍的に成立することを発見した。また、相互作用の遠方での減衰の速さに依存して、3体パラメータのUniversality classの分類が可能なことを発見し、これらの成果をPhysical Review Letters誌に発表した。Efimov状態は冷却原子気体以外にも、^4Heクラスター、中性子過剰原子核、マグノン等で現れる可能性が示唆されており、本研究はこれら様々な系での少数系の理解に本研究が大きく貢献するものと期待される。また、本研究は相互作用が散乱長が大きな領域でのボソン系の振舞いを研究したものであるが、Fermion系においてもEfimv状態が現れうることが知られており、Boson系、Fermion系双方の少数・多体系の振舞いの理解にも有用となることが期待される。また質量インバランスのある系における3体パラメータの振舞いに関する研究も行った。その結果、同種粒子系の場合と類似の形をしたHyper-radial repulsionが現れることを発見し、3体パラメータが普遍的に振舞う可能性があることを見出した。

散乱長が大きな3粒子系では、離散スケーリング則を示す3粒子束縛状態が普遍的に現れ、Efimov状態とよばれる。Efimov状態のエネルギースケールを決定する重要なパラメータとして3体パラメータがある。近年、3体パラメータが普遍的に振舞うことが冷却原子気体の実験で発見された。昨年までの研究で、私は冷却原子系特有のvan der Waals型相互作用をする系について、3体パラメータが普遍的に振舞うことの物理的起源を解明した。本年度の研究では、vall der Waals型以外の様々な相互作用をする3粒子問題を解き、3体パラメータが普遍性がvan der Waals型以外の様々な相互作用をする系について普遍的に成立することを発見した。また、相互作用の遠方での減衰の速さに依存して、3体パラメータのUniversality classの分類が可能なことを発見し、これらの成果をPhysical Review Letters誌に発表した。Efimov状態は冷却原子気体以外にも、^4Heクラスター、中性子過剰原子核、マグノン等で現れる可能性が示唆されており、本研究はこれら様々な系での少数系の理解に本研究が大きく貢献するものと期待される。また、本研究は相互作用が散乱長が大きな領域でのボソン系の振舞いを研究したものであるが、Fermion系においてもEfimv状態が現れうることが知られており、Boson系、Fermion系双方の少数・多体系の振舞いの理解にも有用となることが期待される。また質量インバランスのある系における3体パラメータの振舞いに関する研究も行った。その結果、同種粒子系の場合と類似の形をしたHyper-radial repulsionが現れることを発見し、3体パラメータが普遍的に振舞う可能性があることを見出した。