光格子中における中性フェルミ原子の高温超流動状態の研究

光学晶格中中性费米原子高温超流态研究

• 批准号: 08J00949
• 负责人: 素川 靖司
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J00949/
• 关键词: 光格子; 量子縮退; イッテルビウム; モット絶縁体; 冷却原子; 量子縮退原子気体

量子多体効果は多様な物理現象を起こす凝縮系物理学において、根幹をなすものである。そのもっともな顕著な例は、モット絶縁体相である。モット絶縁体相においては、粒子間の強い斥力相互作用によって、伝導性が強く抑制される。これまでに、冷却原子系の進展によって固体中の電子系に対応したモット絶縁体相が光格子中の原子系において近年、アルカリ原子において実現した。本研究においても、イッテルビウム(Yb)原子のボース同位体<174>^Yb, <170>^Yb)においても、超流動-モット絶縁体転移を観測した。これについては、すでに、以前の研究報告書においても報告した通りである。本年度は、昨年度に引き続き、3次元光格子中のボース原子と多成分フェルミ原子からなる混合量子縮退に着目し、強相関原子混合系(Strongly-Correlated Atomic Quantum Mixture System)の実現とその振る舞いについて研究を行った。本年度における主な研究成果は以下の3つに分けられる。(1)異種間が斥力相互作用する2つのモット絶縁体は、2つのモット絶縁体の大きさによって、混合モット絶縁体状態(Mixed Mott Insulator)と呼ばれる新しい量子相と相分離した絶縁体相(Phase Separated Insulators)の間のクロスオーバーが起きることを実験的に明らかにした。(2)異種間が引力相互作用する場合は、2つのモット絶縁体の大きさによって、異なる複合粒子(Composite Particles)が形成されることを実験的に示した。(3)相互作用し合う2つのモット絶縁体における熱力学特性を明らかにした。斥力側では、Pomeranchuk効果により冷却の効果が働き、一方で引力側では"anti-"Pomeranchuk効果が働き、加熱が起きることを示した。

量子多体效应是凝聚态物理的基础，它导致了多种物理现象。最明显的例子是莫特绝缘体相。在莫特绝缘体相中，由于颗粒之间强烈的排斥相互作用，电导率受到强烈抑制。通过冷原子系统的发展，最近在光学晶格的原子系统中的碱原子中实现了与固体中的电子系统相对应的莫特绝缘体相。在这项研究中，我们还观察到了镱 (Yb) 原子 (<174>^Yb、<170>^Yb) 玻色同位素中的超流体-莫特绝缘体转变。这一点在之前的研究报告中已经有过报道。今年，继去年的基础上，我们将重点关注三维光学晶格中由玻色原子和多组分费米原子组成的混合量子简并系统，研究强相关原子量子混合系统I的实现及其行为。做到了。今年的主要研究成果可分为以下三类。 （1）两个莫特绝缘体，其中不同物种排斥相互作用，可以形成称为混合莫特绝缘体态和相分离绝缘体相（取决于两个莫特绝缘体的尺寸）的新量子相，实验证明会发生交叉。相分离的绝缘体（相分离的绝缘体）之间。 (2)实验表明，当不同物质通过吸引力相互作用时，根据两个莫特绝缘体的尺寸形成不同的复合颗粒。 (3) 阐明了两个相互作用的莫特绝缘体的热力学性质。在排斥的一面，波美兰丘克效应起到冷却作用，而在吸引力的一面，“反”波美兰丘克效应发挥作用，导致加热。

项目成果

Competition and coexistence of strongly-correlated phases of ytterbium Bose-Fermi mixtures in optical lattices

光学晶格中镱玻色-费米混合物强相关相的竞争与共存

• 发表时间: 2010
• 作者: T. Fukuhara;S. Sugawa;Y. Takasu;Y. Takahashi;素川靖司;素川靖司;素川靖司;素川靖司
• 通讯作者: 素川靖司

Mott insulator of ultracold alkaline-earth-metal-like atoms

超冷类碱土金属原子的莫特绝缘体

• 发表时间: 2009
• 期刊: Phys. Rev. A 79
• 作者: T.Fukuhara;S. Sugawa;M.Sugimoto;S.Taie and Y.Takahashi
• 通讯作者: S.Taie and Y.Takahashi

Ultracold ytterbium atoms in optical lattices

光学晶格中的超冷镱原子

• 发表时间: 2010
• 期刊: Laser Spectroscopy : Proceedings of the XIX International Conference on Laser Spectroscopy 19
• 作者: S.Sugawa;S.Taie;T.Fukuhara;S.Uetake;R.Yamazaki;Y.Takasu;Y.Takahashi
• 通讯作者: Y.Takahashi

Realization of a SU(2)*SU(6)System of Fermions in a Cold Atomic Gas

冷原子气体中费米子SU(2)*SU(6)系统的实现

• 发表时间: 2010
• 期刊: Physical Review Letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: Shintaro Taie;Yosuke Takasu;Seiji Sugawa;Rekishu Yamazaki;Takuya Tsujimoto;Ryo Murakami;Yoshiro Takahashi
• 通讯作者: Yoshiro Takahashi

All-optical formation of quantum degenerate mixtures

• DOI: 10.1103/physreva.79.021601
• 发表时间: 2009-02-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Fukuhara, Takeshi;Sugawa, Seiji;Takahashi, Yoshiro
• 通讯作者: Takahashi, Yoshiro