超流動体のモデルで解き明かす非平衡臨界現象

使用超流体模型解释非平衡临界现象

基本信息

批准号：
16K21345
负责人：
高橋雅裕
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Gakushuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、量子系での非平衡状態である、量子渦乱流状態について研究を行った。平衡状態と比較して非平衡状態の研究はほとんど進んでいない。そんな中、量子渦乱流は、古典乱流にはない、渦の量子化が起こるため、渦を明確に定義し、乱流を解析するためのアドバンテージがあると言える。そのような違いが、古典乱流と量子乱流で異なる性質を示すのか、共通の性質を示すのか、といったことも含めて、本研究では数値解析を行ってきた。特に注目したのは、渦乱流へ転移するときの非平衡相転移がどのようなメカニズムで、どのような普遍性を持って実現するか、ということである。本研究では、その非平衡相転移が、森林火災や伝染病のパンデミックのモデルで現れる異方的浸透現象の普遍クラスと同じものであることを突き止めた。量子系である冷却原子の実験系を定量的に再現する基礎方程式から、非平衡相転移の普遍クラスを示した例はこれが初めてである。また、実験系の研究室との共同研究として、非平衡現象を理解するための、実験系を再現する数値シミュレーションを複数行い、実験の本質的理解に寄与した。

在这项研究中，我们研究了量子涡流状态，这些状态是量子系统中的非平衡状态。与平衡状态相比，研究非平衡状态的进展很少。同时，发生了涡流的量化，这在经典的湍流中找不到，因此可以说清楚地定义涡流和分析湍流是有优势的。这项研究已经进行了数值分析，包括这种差异是否显示经典和量子湍流之间的特性不同，以及它们是否显示出共同的特性。特别值得注意的是，在过渡到涡流湍流时非平衡相变的机制以及什么通用性。这项研究发现，非平衡期转变与在森林火灾和传染病模型中出现的各向异性渗透现象相同。这是从基本方程式定量再现冷却原子的实验系统（这是量子系统）的普遍类别的非平衡相跃迁的第一个示例。此外，作为与实验实验室的联合研究，我们进行了多个数值模拟，以复制实验系统以了解非平衡现象，从而有助于对实验的基本理解。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Transition to a vortex turbulence in quantum fluids

量子流体中向涡旋湍流的转变

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masahiro Takahashi;Michikazu Kobayashi;Kazumasa A. Takeuchi;Masahiro Takahashi
通讯作者：
Masahiro Takahashi

Universality class of transition to a vortex turbulence in quantum fluids

量子流体中向涡流湍流转变的普遍性类

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masahiro Takahashi;Michikazu Kobayashi;Kazumasa A. Takeuchi
通讯作者：
Kazumasa A. Takeuchi

Universality Class of Transition to Quantum Turbulence

量子湍流跃迁的普遍性类

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masahiro Takahashi;Michikazu Kobayashi;Kazumasa A. Takeuchi
通讯作者：
Kazumasa A. Takeuchi

ランダムポテンシャル中の Gross-Pitaevskii 方程式と非平衡現象

Gross-Pitaevskii 方程和随机势中的非平衡现象

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masahiro Takahashi;Michikazu Kobayashi;Kazumasa A. Takeuchi;Masahiro Takahashi;常盤文枝・浅井宏美・辻玲子・水間夏子・上原美子・黒田真由美;高橋雅裕
通讯作者：
高橋雅裕

Transition to Quantum Vortex Turbulence and Thermal Effects

过渡到量子涡旋湍流和热效应