ゲージ場を持つ混合原子系に誘起されたスピン流の理論的解析

规范场混合原子系统中感应自旋电流的理论分析

基本信息

批准号：
17J00717
负责人：
坂本良平
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度の研究では，主に人工スピン軌道相互作用を持つボーズ原子とフェルミ原子が混合したボーズ・フェルミ混合原子系について解析を行っており，結果としてその基底状態やこの系で誘起されるスピン流(異なる内部自由度(スピン)を持つ原子の逆方向の流れ)の性質及び制御可能性について明らかにした。また，人工スピン軌道相互作用が作用した単種の冷却原子系でもスピン流が誘起されることを明らかにし，その制御可能性についても明らかにしている。これらの研究成果を踏まえ，本年度はまず以上の成果をまとめて日本物理学会の論文として出版すると共に，スペインで開催された国際会議であるICAP2018にてポスター発表を行った。次に，より実験的なことを考慮して人工スピン軌道相互作用が作用した2種類の冷却原子系について解析を行った。1つ目は，実験的に原子集団を一か所に集めるために必要なトラップポテンシャルが作用したボーズ原子系の解析を行った。ここで，トラップポテンシャルとして考えたのは近年実験的にも注目の集まっているリング状のトラップポテンシャルである。この原子系の基底状態について解析することで，基底状態において原子の流れである粒子流や，スピン流が誘起されることを明らかにし，そのパラメータ依存性を解析することで制御可能性について解析した。2つ目の解析した原子系は，人工スピン軌道相互作用が作用したフェルミ原子系にボーズ原子を加えたフェルミ・ボーズ混合原子系であり，この系の線形安定性を解析することで実験的に安定なパラメータ領域を明らかにし，さらにその安定なパラメータ領域における基底状態を明らかにすることができた。これらの研究成果は，同志社大学と九州大学で開催された日本物理学会にて口頭発表とポスター発表をそれぞれ行っており，多くの研究者に研究成果を発信することができた。

在去年的研究中，我们主要分析了玻色-费米混合原子体系，该体系是玻色原子和费米原子的混合物，具有人工自旋轨道相互作用，因此我们研究了基态和其中感应的自旋电流。我们阐明了相反方向原子流动（具有不同内部自由度（自旋）的原子流动）的性质和可控性。我们还揭示了自旋电流是在受人工自旋轨道相互作用影响的单一类型冷原子系统中引起的，并阐明了控制它们的可能性。基于这些研究成果，今年我们将上述成果汇总并作为论文发表在日本物理学会，并在西班牙举办的国际会议ICAP2018上进行了海报展示。接下来，考虑到更多的实验考虑，我们分析了两种类型的冷原子系统，其中人工自旋轨道相互作用起作用。首先，我们对玻色原子系统进行了实验分析，其中应用了将一组原子聚集在一个地方所必需的陷阱电势。这里考虑的陷阱电势是环形陷阱电势，近年来引起了实验的关注。通过分析该原子系统的基态，我们发现在基态中会产生粒子流（即原子流）和自旋流，并通过分析它们的参数依赖性，分析了其可控性。分析的第二个原子系统是费米-玻色混合原子系统，其中将玻色原子添加到具有人工自旋轨道相互作用的费米原子系统中，通过分析该系统的线性稳定性，可以通过实验我们能够澄清稳定参数区域并进一步澄清该稳定参数区域中的基态。这些研究成果分别在同志社大学和九州大学举行的日本物理学会会议上以口头报告和海报报告的形式发表，我们能够向许多研究人员传播我们的研究成果。