極低温下の原子気体における空間的非一様な超流動相の理論的研究-微視的立場から-

低温下原子气体中空间不均匀超流体相的理论研究——从微观角度——

• 批准号: 17740266
• 负责人: 水島 健
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740266/
• 关键词: 超流動; ボース凝縮; 量子エレクトロニクス; 中性原子

中性フェルミ原子気体の超流動状態の理論的研究を行った。昨年度は,2成分からなる中性フェルミ原子気体を考え、その粒子数比が異なる状況化において Fulde-Ferrell-Larkin-Ovhinnikov(FFLO)状態と呼ばれる空間振動した超流動状態が弱結合極限において実現し得ることを指摘した。本年度は解析を実際に実験が行なわれている強結合領域へと拡張した。粒子間相互作用を強くすることで,FFLO 振動の空間変調が短波長へとシフトしていき,更に強結合極限ではFFLO状態は不安定化し,超流動相とスピン編極した常流動相とが空間的に相分離した状態が実現されることを指摘した。これらの結果は実験結果を良く再現している。また, FFLO 状態の間接的な証拠を実験的に得るための方法を理論的に提案した。一方で,中性ボース原子気体の超流動状態についても調べた。近年,大きな磁気的双極子モーメントを持つボース・アインシュタイン凝縮体の研究が活発に行われている。磁気的双極子モーメント同士は長距離相互作用を示し,更に,空間的に異方的な相互作用である。この双極子-双極子相互作用と原子スピンの勾配エネルギーとの競合の結果として,自発的に原子スピンに流れが誘起される(スピン織目構造)。我々はこの事実を,磁気的双極子モーメントが非常に大きな極限からのアプローチを用いて明らかにした。また,局所スピン密度は双極子-双極子相互作用を介して粒子密度と結合している。この結果,この非自明なスピン織目構造は原子密度に大きな空間変調をもたらすことも指摘した。このような非自明なスピン織目構造と原子密度の変調等は,系の幾何学的な対称性等に敏感であり,原子気体を捕獲しているトラップポテンシャルの形状を変化させることで様々なスピン構造を実現することが可能であることを示した。

我们对中性费米原子气的超流体状态进行了理论研究。去年，我们考虑了一个两个组成的中性费米原子气，并指出，在颗粒数之比不同的情况下，一种称为Fulde-ferrell-larkin-ovhinnikov（FFLO）状态的空间振荡的超流体状态可以在弱耦合的极限下实现。今年，分析扩展到了实际进行实验的紧密联系区域。有人指出，通过加强颗粒间相互作用，FFLO振动的空间调制转移到较短的波长，此外，FFLO态在强耦合极限下变得不稳定，从而导致超级流相和正常流相的状态，这些状态是跨越脉杆的，它们是空间分离的。这些结果是实验结果的良好再现。我们还提出了一种理论方法，用于通过实验获得FFLO状态的间接证据。另一方面，还研究了中性玻色原子气体的超流体状态。近年来，对具有较大磁偶极矩的Bose-Einstein冷凝物进行了积极的研究。磁偶极力矩表现出远距离相互作用，此外，在空间各向异性相互作用上也表现出。偶极 - 偶极相互作用与原子自旋的梯度能量之间的这种竞争是原子自旋（自旋编织结构）中自发诱导的流动。我们已经使用从极端的方法揭示了这一事实，在该方法中，磁偶极矩非常大。此外，局部自旋密度通过偶极 - 偶极相互作用耦合到颗粒密度。该结果还指出，这种非平凡的自旋结构导致原子密度的空间调制很大。这种非平凡的自旋编织结构和原子密度等的调节对系统的几何对称性敏感，并且可以通过改变陷阱电势诱捕原子气的形状来实现各种自旋结构。

项目成果

Microscopic Structure of Vortices in Type II Superconductors(Topology in Ordered Phases)(edited by S.Tanda, T.Matsuyama, M.Oda, Y.Asano, K.Yakubo)

II型超导体中涡旋的微观结构（有序相拓扑）（编辑：S.Tanda、T.Matsuyama、M.Oda、Y.Asano、K.Yakubo）

• 发表时间: 2006
• 作者: T.Yamamoto;et al.;Koji Azuma et al.;Masato Koashi;小芦雅斗;小芦雅斗;M.Takahashi;M.Ichioka;T.Mizushima;Kazushige Machida;水島健;水島健;K.Machida
• 通讯作者: K.Machida

Vortex Core Structure in Neutral Fermion Superfluids with Population Imbalance

群体不平衡的中性费米子超流体中的涡核结构

• 发表时间: 2006
• 期刊: Physical Review Letters 97
• 作者: T.Yamamoto;et al.;Koji Azuma et al.;Masato Koashi;小芦雅斗;小芦雅斗;M.Takahashi
• 通讯作者: M.Takahashi

Quantized vortices and Majorana zero modes in anisotropic Fermi superfluid under p-wave Feshbach resonance

p波费什巴赫共振下各向异性费米超流体中的量子化涡流和马约拉纳零模

• 发表时间: 2007
• 作者: T.Yamamoto;et al.;Koji Azuma et al.;Masato Koashi;小芦雅斗;小芦雅斗;M.Takahashi;M.Ichioka;T.Mizushima;Kazushige Machida;水島健
• 通讯作者: 水島健

Electronic Structure of Vortex in the FFLO Superconducting State

FFLO超导态涡旋的电子结构

• 发表时间: 2006
• 期刊: AIP Conference Proceedings 850
• 作者: M. Ichioka;H. Adachi;T. Mizushima;K. Machida
• 通讯作者: K. Machida

Collective oscillations of vortices in Bose-Einstein condensates under rotation

旋转下玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋的集体振荡

• 发表时间: 2005
• 期刊: Laser Physics 15
• 作者: T.Yamamoto;et al.;Koji Azuma et al.;Masato Koashi;小芦雅斗;小芦雅斗;M.Takahashi;M.Ichioka;T.Mizushima;Kazushige Machida
• 通讯作者: Kazushige Machida