ボース－アインシュタイン凝縮体の動的－静的性質の研究

玻色-爱因斯坦凝聚态动静态特性研究

• 批准号: 12J09416
• 负责人: 渡部 昌平
• 金额: $ 2.32万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J09416/
• 关键词: 超流動の安定性; ランダウの判定条件; Bose凝縮体のGreen関数論; Generalized RPA; Nepomnyashchii-Nepomnyashcii identity; 人工ゲージ場; 光学格子; spinor BECの磁化構造; ポースアインシュタイン凝縮; 超流動; Green関数; 恒等式; RPA

本年度は、(1)Bose系における諸問題の研究成果を論文にした。また、(2)人工ゲージ場を用いたspinor BECの磁化構造創出の研究を遂行。(1-1)ランダウの判定条件は、超流動体の安定性判定条件の一つである。この条件は、ガリレイ変換を用いるので、不純物のある非一様系には適用できない。我々は以前、この困難を克服する判定法を、密度スペクトル関数を用いて提案。本来、直交基底によってこの量は計算されるが、以前の研究ではポテンシャル障壁に対する励起のトンネル解を用いた。この課題を解決し、両者による帰結が一致することを確認した。(1-2)Green関数論におけるBose系の諸問題を研究した。(1-2-1)一般化されたRPA理論、多体T行列理論、密度揺らぎを記述するRPA理論を転移温度以下で見通しよく構築することから開始。これらを用い、転移温度の相互作用によるシフト、凝縮体密度の温度依存性、転移の次数等を調べた。(1-2-2)Bogoliubov理論や多体T行列理論等で再現不能な(i)Nepomnyashchii-Nepomnyashchii identityと(ii)秩序パラメータの振幅揺らぎの赤外発散、これらを系統的に再現する近似法を構築。(2)光学格子の幾何学からくるBloch波動関数の位相と人工ゲージ場の位相、二つの位相による超流動状態の制御と磁化構造の創出を狙った。光学カゴメ格子中のspinor BECの磁化構造の性質を調べ、線形ゼーマンの効果によって磁化構造が誘起されることを解明。実験で蒸発冷却後に実現される制御可能な全磁化の典型例は、線形ゼーマンの効かない全磁化がゼロのものである。この状況で磁化構造を出現させる方法として、スピンに依存した人工ゲージ場の導入を提案。これは、BlochやKetterleのGroupによるRaman補助トンネルによって実現可能。

今年，（1）我发表了Bose系统各种问题的研究成果。此外，(2)还开展了利用人工规范场创建旋量BEC磁化结构的研究。 (1-1)朗道准则是判断超流体稳定性的条件之一。由于该条件使用伽利略变换，因此不能应用于含有杂质的非均匀系统。我们之前提出了一种使用密度谱函数的确定方法来克服这个困难。最初，这个量是使用正交基础计算的，但之前的工作使用了势垒激发的隧道解。我们解决了这个问题，并确认两种方法的结果是一致的。 (1-2)我们研究了格林函数理论中Bose系统的各种问题。 (1-2-1) 首先构建广义 RPA 理论、多体 T 矩阵理论以及清晰描述转变温度以下密度涨落的 RPA 理论。利用这些，我们研究了相互作用引起的转变温度变化、凝聚态密度的温度依赖性、转变顺序等。 (1-2-2)系统地再现(i) Nepomnyashchii-Nepomnyashchii恒等式和(ii)不能通过Bogoliubov理论或多体T矩阵理论等再现的阶次参数的振幅波动的红外发散的近似方法。 (2)我们的目标是控制超流体状态并使用两个相位创建磁化结构：源自光学晶格几何形状的布洛赫波函数的相位和人工规范场的相位。我们研究了光学 kagome 晶格中自旋 BEC 的磁化结构的性质，发现磁化结构是由线性塞曼效应引起的。蒸发冷却后通过实验实现可控总磁化强度的典型例子是总磁化强度为零且线性塞曼无效的磁化强度。我们提出引入自旋相关的人工规范场作为在这种情况下出现磁化结构的方法。这可以通过 Bloch 和 Ketterle Groups 的拉曼辅助隧道来实现。

项目成果

Green's function formalism for a condensed Bose gas consistent with infrared-divergent longitudinal susceptibility and Nepomnyashchii-Nepomnyashchii identity

凝聚玻色气体的格林函数形式与红外发散纵向磁化率和 Nepomnyashchii-Nepomnyashchii 恒等式一致

• 发表时间: 2014
• 作者: Shohei Watabe; Yoji Ohashi
• 通讯作者: Yoji Ohashi

Many-body Effect on an Interacting Bose Gas

相互作用玻色气体的多体效应

• 发表时间: 2012
• 作者: Shohei Watabe

Green'S function formalisms of a condensed Bose system meeting the Nepomnyashchii identity

符合 Nepomnyashchii 恒等式的压缩 Bose 系统的格林函数形式

• 发表时间: 2013
• 作者: Shohei Watabe

Stability criterion for superfluidity based on the density spectral function

基于密度谱函数的超流稳定性判据

• 发表时间: 2013
• 作者: Shohei Watabe; Yusuke Kato
• 通讯作者: Yusuke Kato

Comparative studies of many-body corrections to an interacting Bose-Einstein condensate

相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体多体校正的比较研究

• 发表时间: 2013
• 作者: Shohei Watabe; Yoji Ohashi
• 通讯作者: Yoji Ohashi