独立行政法人 科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業(ERATO) 上田マクロ量子制御プロジェクト |
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「相互作用制御:新しい極低温量子系の開発」 グループリーダー:井上慎
ビジョン: 近年のボーズアインシュタイン凝縮体(BEC)やフェルミ縮退ガス(DFG)に代表 される極低温原子の研究においては、外場によって原子間の相互作用を直接 に制御することが可能であることが示され(Feshbach共鳴: 右図)、種々の新しい物 性研究に道を開きました。引力相互作用下で大きなBECが崩壊する様子や BCS-BEC crossoverの観測などはこの原子間相互作用の制御なしにはあり得 なかったものです。 上に見てきたように、相互作用の理解と制御は本質的に重要です。これまで 極低温原子系の研究は非常な成功を収めてきましたが、極低温原子であるが 故の限界も存在します。それは相互作用が衝突によるものに限られるという ことです。極低温の衝突で生じる散乱波は等方的なs波に限定されます。ま た、原子を格子に閉じ込めた場合、離れたサイトにいる原子が直接相互作用 することは許されません。 これに対し、相互作用制御グループでは新しいタイプの相互作用をする物質 、すなわち、極性分子を極低温の世界に導入することを試みます。極低温の 極性分子は新しいマクロな人工量子物質であり、その開発は次のような意義 をもちます。
このように極低温の極性分子の開発は、困難ではありますが、豊富な将来性 をもつと言えます。
研究プラン:
当グループでは(2)の方法を用います。この方法で大きな問題となるのが 会合の方法です。従来、このような原子を組み合わせる操作にはレーザー光 を使うPhoto associationが有力でした。ここで本グループではFeshbach共 鳴を用いる方法に注目します。Feshbach共鳴は原子2つの束縛状態、すなわ ち分子の状態を利用することで原子間の相互作用をコントロールしようとい うものでした。従って、同じ磁場領域で磁場をゆっくりと掃引すれば、断熱 的に原子を原子のペア、すなわち分子に変換することができるはずです。実 際、この手法はひとつの種類からなる原子に応用され、リチウムの2原子分 子やルビジウムの2原子分子をつくるのに用いられました。本グループでは 混合気体へこの方法を応用する予定です。 さらに得られた分子を基底状態に変換するために最も効率的な方法を探索し ます。現在、有力な候補は断熱的な2光子遷移です。
さらに詳細なプランを知りたい方はグループリーダーまでご連絡ください。
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