Search for novel non-equilibrium phase transitions dominated by topological defects

寻找由拓扑缺陷主导的新型非平衡相变

基本信息

批准号：
20K03765
负责人：
小林未知数
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kochi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は、様々な系において普遍的に現れ、長い寿命を持つ高エネルギー状態であるトポロジカル欠陥に着目し、その新奇な物理現象を探索することである。令和4年度では、令和３年度に引き続き、太陽程度かそれ以上の質量を持ち、半径が数10キロメートルほどの天体である中性子星に着目し、中性子星の回転によって生成するであろう量子渦の詳細な構造について調べた。中性子星内部では非常に高密度な中性子の流体が複雑な内部自由度を持つ超流動状態となっており、その内部自由度を反映して、新奇な内部自由度を持つトポロジカル欠陥の存在が期待される。また、中性子星の不規則な回転が原因とされるパルサーグリッジと呼ばれる観測事実は、この中性子星内部のトポジカル欠陥の複雑な非平衡現象によるものであると理論的に期待されているが、その詳細は未だ未解明であり、中性子星内部のトポロジカル欠陥の詳細な理論的解析が望まれている。本研究では中性子星内部で実現されるいくつかの中性子超流動のうち、比較的深部で実現されると予想されている3重項p波超流動における量子渦の内部構造について、中性子星の温度および中性子星内部の磁場に対する依存性を詳細に調べた。p波超流動中に存在する量子渦について、渦芯から十分離れたところの構造はp波超流動の対称性のみで決まるが、渦芯近傍の構造は対称性だけからは決まらず、温度や磁場など様々な要因によって複雑に変化する。本研究では中性子星内部のp波超流動における整数量子渦が、中性子星で実現されていると思われるほぼすべての温度、磁場の領域において、p波超流動の対称性に関わらず、渦芯近傍において2つの半整数量子渦に分裂し、半整数量子渦分子となっていることを明らかにした。この結果は、多数の量子渦が存在する環境において、普通の整数量子渦には見られない現象が期待できる。

这项研究的目的是关注拓扑缺陷（即普遍存在于各种系统中的具有长寿命的高能态），并探索新颖的物理现象。继2023财年之后，2020财年，我们将重点关注中子星，即质量与太阳相似或大于太阳、半径为数十公里的天体，并将重点关注中子星，即具有以下性质的天体：研究了半径数十公里的涡流的详细结构。在中子星内部，极其稠密的中子流体处于具有复杂内部自由度的超流体状态，并且具有新颖内部自由度的拓扑缺陷的存在有望反映这种内部自由度。此外，观测到的由中子星不规则旋转引起的称为脉冲星故障的现象，理论上预计是由中子星内部拓扑缺陷的复杂非平衡现象引起的，但具体细节仍不清楚。需要对中子星内部的拓扑缺陷进行详细的理论分析。在这项研究中，我们研究了在中子星内部出现的几种中子超流体中，预计出现在中子星内部相对较深的三线态p波超流体中的量子涡旋的内部结构对中子星内部磁场的依赖性。星进行了详细的调查。对于p波超流体中存在的量子涡旋，距离涡核足够远的结构仅由p波超流体的对称性决定，但靠近涡核的结构并不是仅由对称性决定的；取决于磁场等各种因素的复杂方式。在这项研究中，我们证明中子星内部 p 波超流体中的整数量子涡旋在几乎所有被认为在中子星中实现的温度和磁场区域中都具有涡旋核心，而不管 p 波超流体的对称性如何结果表明，该分子在附近分裂成两个半整数量子涡旋，形成一个半整数量子涡旋分子。这一结果表明，在存在许多量子涡旋的环境中，可以预期在普通整数量子涡旋中看不到的现象。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Symmetry classification of uniform states in spin-2 Bose-Einstein condensates and neutron 3P2 superfluids

自旋 2 玻色-爱因斯坦凝聚体和中子 3P2 超流体中均匀态的对称分类

DOI：
10.1103/physreva.104.053302
发表时间：
2021
期刊：
Physical Review A
影响因子：
2.9
作者：
Kobayashi Michikazu;Nitta Muneto
通讯作者：
Nitta Muneto

Dual cascade of energy and helicity accompanying mass and spin in non-Abelian quantum turbulence of spinor Bose-Einstein condensates

自旋玻色-爱因斯坦凝聚的非阿贝尔量子湍流中伴随质量和自旋的能量和螺旋度的双级联

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Umar;M.;Kiyota;T. and Chiaro;G.;Michikazu Kobayashi
通讯作者：
Michikazu Kobayashi

Core structures of vortices in Ginzburg-Landau theory for neutron 3P2 superfluids

中子 3P2 超流体 Ginzburg-Landau 理论中涡旋的核心结构

DOI：
10.1103/physrevc.105.035807
发表时间：
2022
期刊：
Physical Review C
影响因子：
3.1
作者：
Kobayashi Michikazu;Nitta Muneto
通讯作者：
Nitta Muneto

Time arrow in superfluid vortex dynamics

超流体涡动力学中的时间箭头

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Scipio Cuccagna;Masaya Maeda;Michikazu Kobayashi;Michikazu Kobayashi;Reika Fukuizumi;Masato Hoshino;Masato Hoshino;Masato Hoshino;Masato Hoshino;Masato Hoshino;Masato Hoshino;Masato Hoshino;Masaya Maeda;Michikazu Kobayashi;Michikazu Kobayashi
通讯作者：
Michikazu Kobayashi

Characterizing playing style with speed deviation

用速度偏差表征演奏风格