ボーズ・フェルミ混合系における多体効果と動的性質

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近年、光格子冷却原子系においてK, Li, Yb, Srなどの原子の量子縮退状態が観測され、注目を集めている。これらの原子は電子が持つスピンよりも大きな核スピンによって特徴付けられ、この大きな核スピンによって、これらの原子は多くの縮退した基底状態を持つことができる。この多くの縮退した状態からいくつかの状態を持った原子を選択的に光格子に導入することにより、多成分原子系を実験的に実現することができ、実際に数多くの研究によって実現の成功が報告されている。このような背景の下、本研究では多成分引力フェルミ原子系に焦点を当て、有限温度における量子相転移現象の性質を明らかにすることを目的として研究を行った。モデルとして、冷却原子系の実験結果をよく再現するということが知られている多成分ハバードモデルを用いた。このモデルを解析するために、定量的に信頼できる数値解析手法として知られている量子モンテカルロ法を多成分系に適用可能なように拡張し用いた。解析結果として、3成分、4成分引力フェルミ原子系における電荷秩序波相の転移温度をそれぞれ決定した。また、これらの転移温度と2成分系における転移温度とを比較し、成分数が大きくなるにつれて転移温度が大きくなるということを明らかにした。さらに、引力相互作用の増加に伴い転移温度が上昇するということも示し、この引力相互作用による転移温度の上昇の効果は成分数が大きくなるにつれて強く作用するということを見出した。