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A04公募(2016-17) 坪田 誠

論文等 | 原著論文

2018

Jim Gao, *Wei Guo, Satoshi Yui, Makoto Tsubota, and W. F. Vinen,
Dissipation in quantum turbulence in superfluid 4He above 1 K,
Physical Review B 97, 184518/1-10 (2018).

概要: 1K以上の超動ヘリウム4の熱対向流において、量子乱流の減衰を、実験、数値計算により研究した。特に量子渦の線長密度の減衰を記述する方程式の減衰係数がどうなるか、理論と符合するかについて調べた。

*Satoshi Yui, Makoto Tsubota, and Hiromichi Kobayashi,
Three-Dimensional Coupled Dynamics of the two-fluid model in superfluid 4He: Deformed velocity profile of normal fluid in thermal counterflow,
Physical Review Letters 120, 155301/1-4 (2018).

概要: 超流動4Heの熱対向流を対象に、2流体モデルの完全結合ダイナミクスの計算を行った。超流体は量子渦糸モデル、常流体はナヴィエ・ストークス方程式で扱い、両者を相互摩擦で結合した。量子乱流の発達に伴い、常流体の流れ場のプロファイルに大きな変化が生じることを示した。

Toshiaki Kanai, *Wei Guo, Makoto Tsubota,
Flows with fractional quantum circulation in Bose-Einstein condensates induced by nontopological phase defects,
Physical Review A 97, 013612/1-5 (2018).

概要: 原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体において、spiral dark solitonの構造と運動を調べた。同心円上の二つの凝縮体に対し一方に角運動量を与え、両者をマージさせたとき、その境界からdark solitonが現れ、螺旋運動をおこない、凝縮体が持つ角運動量を輸送する。これは量子渦が関与しない凝縮体の回転の新たな機構を与える。

2017

*Che-hsiu Hsueh, Wen-Chin Wu, and Makoto Tsubota,
Quantum crystallography of Rydberg-dressed Bose gases on a square lattice,
Physical Review A 95, 013631/1-5 (2017).

概要: 2次元正方格子上に置かれたRydberg型の長距離相互作用をもつボース気体の基底状態を、平均場グロス・ピタエフスキー方程式により調べた。相互作用の特徴的距離とポテンシャルの深さに依存して、アモルファス、多結晶、ボース・グラス等多彩な基底状態が得られた。これらの状態の異方的超流動密度を求めた。

2016

*Shinichi Ikawa, and Makoto Tsubota,
Coflow turbulence of superfluid 4He in a square channel: Vortices trapped on a cylindrical attractor,
Physical Review B 93, 184508/1-8 (2016).

概要: 超流動4Heのcoflowと呼ばれる状況での量子乱流の数値的研究を行った。歴史的に研究されて来た熱対向流とは異なり、coflowとは超流体と常流体が同方向に流れる状況である。昨年行われた実験が本研究の動機である。この場合、量子渦を引き込むアトラクターが出現することがわかった。量子渦はアトラクターに引き込まれ、非一様な乱流構造を作る。

*Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota,
Direct and inverse cascades of spin-wave turbulence in spin-1 ferromagnetic spinor Bose-Einstein condensates,
Physical Review A 93, 033620/1-10 (2016).

概要: スピノール・ボース・アインシュタイン凝縮におけるスピン波の波動乱流を解析的および数値的に研究した。弱波動乱流理論をこの系に適用し、特徴的なベキ乗則を持つ、順カスケードおよび逆カスケードが生じることを見いだした。グロス・ピタエフスキー方程式の数値計算意より、この描像を確認した。