冷却リュードベリ原子を用いて解き明かす非平衡強相関系におけるクラスター形成

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非平衡量子多体系における対形成現象を理解するために、2つの化学ポテンシャルの異なる熱浴との接続により非平衡状態に駆動される駆動散逸冷却Fermi原子気体のモデルを考えた。このモデルでは、粒子・エネルギーの流出入が釣り合った非平衡定常状態において、系のエネルギー分布が2つの熱浴のFermi準位を反映し、2段構造を持つ。前年度の研究で、この2段構造を持つ非平衡Fermi分布が実効的にFermi面を2つに分裂させること、またこのFermi面の「非平衡分裂」により、Cooper対がゼロでない重心運動量を持つFulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov(FFLO)タイプの非一様超流動状態が実現しうることを、非平衡平均場理論の範囲で明らかにした。ただし、FFLOタイプの非一様超流動状態は、冷却原子気体のような空間的に等方的な系では、対形成 揺らぎに対し不安定であることが、熱平衡系と非平衡系の両方の場合で知られている。 そこで、今年度の研究では、熱平衡系と非平衡系の両方の場合で、平均場近似を超え対形成揺らぎの効果を取り込んだ強結合理論を用い、FFLOタイプの超流動状態を対形成揺らぎに対し安定化させる方法を理論的に検討した。光格子により系の連続回転対称性を明示的に破ることにより、この対称性に起因する無限縮退が解け、対形成揺らぎが抑制されることを明らかにした。また、この対形成揺らぎの抑制により、光格子中では熱平衡系と非平衡系、どちらの場合でもFFLOタイプの非一様超流動状態が安定化することを示した。