Ｆｅｒｍｉ原子気体超流動の熱力学的性質から探る秩序と揺らぎの競合

从费米原子气体超流体的热力学性质探讨有序与涨落之间的竞争

基本信息

批准号：
15J02514
负责人：
田島裕之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、絶対零度近傍のBCS-BECクロスオーバー領域におけるs波超流動Fermi原子気体の熱力学的性質に対する強結合補正の影響を調べた。絶対零度近傍では、熱揺らぎが抑制され、強い粒子間引力相互作用による量子揺らぎの影響が残る。本研究では、強い超流動揺らぎ及び超流動秩序が競合するユニタリー領域においてこれらの影響が観測可能な熱力学量にどのような形で現れるかに着目した。東京大学の実験グループとの共同研究を通じ、弱結合BCS領域からユニタリー極限にかけて高精度に測定された化学ポテンシャル、内部エネルギー、圧力、圧縮率、音速、Tanコンタクトが、本研究において開発した強結合理論である超流動相の拡張型T行列理論によってほぼ完璧に説明されることが明らかとなった。本研究では、超流動揺らぎの効果を理論に取り込み化学ポテンシャルを高い精度で計算、それが実験とよく一致することを確認した後、熱力学関係式のみを用いて化学ポテンシャルから圧力、内部エネルギー、圧縮率、音速、Tanコンタクトの計算を行った。こうして得られた熱力学量は、先行研究における測定結果とも非常によく一致しており、これにより本研究成果の妥当性を確認することができたとともに、絶対零度近傍の熱力学量に対する量子揺らぎの影響は超流動揺らぎが支配的であることがわかった。また、超流動秩序パラメータの計算結果もフィッティングパラメータを用いずに実験結果とよく一致しており、本研究のアプローチによって初めて超流動秩序と超流動揺らぎ両方の効果を同時にかつ定量的に扱うことが可能となった。

今年，我们研究了强耦合校正对 BCS-BEC 绝对零交叉区域中 s 波超流体费米原子气体热力学性质的影响。接近绝对零时，热涨落受到抑制，并且由于强粒子间吸引力相互作用而导致的量子涨落效应仍然存在。在这项研究中，我们重点研究了这些效应如何出现在强烈的超流体涨落和超流体有序竞争的单一区域中的可观测热力学量上。通过与东京大学实验组的联合研究，从弱耦合BCS区域到酉极限，高精度测量了化学势、内能、压力、压缩性、声速和Tan接触，以及强耦合理论这项研究中开发的结果已经很清楚，这几乎可以完全用超流相的扩展 T 矩阵理论来解释。在这项研究中，我们将超流体波动的影响纳入理论，高精度地计算了化学势，在确认结果与实验吻合后，我们计算了压力、内能、压缩比、声速和tan接触被计算出来。这样得到的热力学量与之前研究中的测量结果非常吻合，证实了本研究结果的有效性，也证实了量子涨落对于绝对零附近的热力学量的影响。超流体波动占主导地位。此外，超流序参数的计算结果也与不使用拟合参数的实验结果吻合良好，该研究方法首次使得同时定量处理超流序和超流涨落的影响成为可能。这成为可能。

项目成果

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专利数量（0）

強結合超流動フェルミ原子気体の絶対零度における圧縮率の定量的解析

强耦合超流体费米原子气体绝对零压缩性的定量分析

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
田島裕之; Pieter van Wyk; 花井亮; 鏡原大地; 猪谷太輔; 大橋洋士
通讯作者：
大橋洋士

Specific heat and effects of pairing fluctuations in the BCS-BEC-crossover regime of an ultracold Fermi gas

超冷费米气体 BCS-BEC 交叉区域中的比热和配对波动的影响

DOI：
10.1103/physreva.93.013621
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
2.9
作者：
Pieter van Wyk; Hiroyuki Tajima; Ryo Hanai;Yoji Ohashi
通讯作者：
Yoji Ohashi

絶対零度近傍の超流動フェルミ原子気体の熱力学的性質と量子揺らぎ

接近绝对零的超流费米原子气体的热力学性质和量子涨落

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
田島裕之; Pieter van Wyk; 花井亮; 鏡原大地; 猪谷太輔; 堀越宗一; 大橋洋士
通讯作者：
大橋洋士

Strong-coupling corrections to ground-state properties of a superfluid Fermi gas

对超流费米气体基态性质的强耦合修正

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
2.9
作者：
H. Tajima; P. van Wyk; R. Hanai; D. Kagamihara; D. Inotani; M. Horikoshi;Y. Ohashi
通讯作者：
Y. Ohashi

Zero-Temperature Properties of a Strongly Interacting Superfluid Fermi Gas in the BCS-BEC Crossover Region

BCS-BEC 交叉区强相互作用超流费米气体的零温特性

DOI：
10.1007/s10909-016-1691-9
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
2
作者：
H. Tajima; P. van Wyk; R. Hanai; D. Kagamihara; D. Inotani; M. Horikoshi; Y. Ohashi
通讯作者：
Y. Ohashi