Theoretical study of superfluid ordering process in the BCS-BEC crossover regime of an ultracold Fermi gas

超冷费米气体BCS-BEC交叉区超流体有序过程的理论研究

基本信息

批准号：
22K03486
负责人：
大橋洋士
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

化学ポテンシャルの値が異なる２つの熱浴と接することで非平衡定常状態になっている２成分フェルミ原子気体の超流動転移を理論的に研究した。この駆動散逸系においては、先行研究により、２つの熱浴の影響で生じたフェルミ原子の運動量分布の2段構造により、熱平衡状態にある金属超伝導分野で議論されているFulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）状態の前駆現象と類似の「重心運動量がゼロでない対形成揺らぎ」が低温で増大することが既に知られているが、ガスのような空間的に等方的な系では、この揺らぎに因り、対応するFFLO超流動秩序は完全に破壊されてしまうとされていた。そこで、このFFLO型超流動状態を安定化する方法を探るため、先ず、熱平衡状態の金属超伝導における従来型FFLO状態の安定性を理論的に研究、空間的に等方的な系ではやはり自身の対形成揺らぎに因り長距離秩序は失われるが、結晶格子により系の等方性がない場合は、FFLO状態への相転移が有限温度で起こることをNSR理論を用い明らかにした。次に、本研究が対象とする「非平衡定常状態にある駆動散逸フェルミ原子気体」に研究を進めるため、空間的に等方的なガス系に対する従来の非平衡強結合理論を、系の空間的等方性を３次元光格子により破った状態でも扱えるように拡張した。この理論を用い、FFLO状態への相転移温度を理論的に評価、光格子の導入によりFFLO型の対形成揺らぎが抑制され、FFLO超流動相が実現することを理論的に明らかにした。

我们从理论上研究了由于与两个具有不同化学势值的热浴接触而处于非平衡稳态的双组分费米原子气体的超流体转变。在这个驱动耗散系统中，先前的研究表明，两个热浴影响引起的费米原子动量分布的两级结构是Fulde-Ferrell-Larkin Ovchinnikov（FF众所周知，与LO)状态的前兆现象类似的“与非零质心动量的配对涨落”在低温下会增加，但在气体等空间各向同性系统中，这种涨落因此被认为相应的 FFLO 超流体秩序将被完全破坏。因此，为了找到稳定这种FFLO型超流体状态的方法，我们首先从理论上研究了热平衡下金属超导体中常规FFLO状态的稳定性，我们发现由于配对而导致长程有序性丢失。波动，但如果系统由于晶格而不是各向同性，则在有限温度下会发生到 FFLO 状态的相变。接下来，为了继续进行本研究的目标“非平衡稳态驱动耗散费米原子气体”的研究，我们将应用传统的空间各向同性气体系统的非平衡强耦合理论来研究我们扩展了这种方法，使其能够处理各向同性被三维光学晶格破坏的状态。利用该理论，我们从理论上评估了FFLO状态的相变温度，并从理论上阐明了光学晶格的引入抑制了FFLO型配对波动并实现了FFLO超流体相。