Theoretical study for a dimension-dependent non-equilibrium phenomenon in an ultracold atomic gas

超冷原子气体中尺寸依赖性非平衡现象的理论研究

基本信息

批准号：
16J01683
负责人：
藤本和也
金额：
$ 2.58万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は(1)反強磁性相互作用を持つ1次元スピノールBose気体における普遍的な緩和ダイナミクスと(2)周期外力場中のスピノールBose気体の理論研究を実施した。研究(1)では、外場を素早く消すクエンチダイナミクスを調べ、その緩和現象がスピン演算子の2次モーメントであるネマティックテンソルにより特徴づけられることを明らかにした。特筆すべき点は、ネマティックテンソルの2点相関関数が動的スケーリングを示し、普遍的な緩和シナリオで重要な非熱的固定点が磁気ソリトンとその束縛状態であるFlemish stringにより誘起されることを明らかにしたところである。これはソリトン由来の非熱的固定点の初めての例である。さらに、過去の実験に対応する有限温度の数値計算を行い、我々の理論予想が実験観測可能であるかを議論した。この成果はPhysical Review Letterで掲載・出版された。また、論文投稿後、上記の実験を行った研究グループと議論を行った。研究(2)では、周期的に時間変化する外場中で発現するスピノールBose気体の新奇な性質を調べた。このような周期駆動場により生み出される新奇物性の探索はフロケエンジニアリングと呼ばれている。我々はフロケエンジニアリングの標準的手法である高周波数展開を用いて、新しい粒子間相互作用を含む有効的なハミルトニアンを導出した。このハミルトニアンに対して平均場近似を行い、新しいスピン秩序を持つtitled broken axisymmetry状態とtilted poler状態が現れることを明らかにした。さらに、Bogoliubov理論を適用して励起スペクトルを解析的に求め、反強磁性相互作用するスピノールBose気体は非自明な準安定状態を持つことを明らかにした。この成果は論文にまとめており、現在査読中である。

今年，我们对（1）具有反铁磁相互作用的一维旋量玻色气体中的普遍弛豫动力学和（2）周期性外力场中的旋量玻色气体进行了理论研究。在研究（1）中，我们研究了快速消除外场的失超动力学，发现弛豫现象的特征是向列张量，即自旋算子的二阶矩。值得注意的是，向列张量的两点相关函数表现出动态尺度，而在普遍弛豫场景中很重要的非热不动点是由磁孤子及其束缚态弗拉芒弦引起的。清除。这是从孤子导出的非热不动点的第一个例子。此外，我们对与过去的实验相对应的有限温度进行了数值计算，并讨论了我们的理论预测是否可以通过实验观察到。该结果发表在《物理评论快报》上。此外，在提交论文后，我们与进行上述实验的研究组进行了讨论。在研究（2）中，我们研究了随时间周期性变化的外场中出现的旋量玻色气体的新特性。对这种周期性驱动场产生的新颖物理特性的探索称为 Floquet 工程。我们使用高频展开（Floquet 工程中的一种标准方法）来导出包含新粒子间相互作用的有效哈密顿量。通过对这个哈密顿量应用平均场近似，我们发现出现了一个破坏轴对称态和一个具有新自旋顺序的倾斜极子态。此外，通过应用Bogoliubov理论解析获得激发光谱，我们发现反铁磁相互作用的旋量玻色气体具有非平凡的亚稳态。结果已总结在一篇论文中，目前正在接受同行评审。