Anomalous low-energy scattering in a Bose condensate

Date & Time
20 December 2006 (Wed), 3:30 pm - 5:00 pm
8F large seminar room, Sengen site
Prof. Yusuke Kato(加藤雄介助教授)
東京大学大学院総合文化研究(Graduate School of Arts and Sciences, the University of Tokyo)
Anomalous low-energy scattering in a Bose condensate
The superfluid (condensate) and normal (single particle excitation) components of a bose superfluid are suppose to be able to "penetrate" though each other, i.e. undergo relative motion without having to exchange momenta. Does this imply then that the excited particle will not be scattered off by a condensate even when the latter is spatially modulated by an impurity or a container's wall? The 1d version of this probem was undertaken by Kagan et al (2003) and Danshita et al (2005). Here we employ the Gross-Pitaevskii and Bogoluibov equations to study the 3d scattering problem of a particle excitation in the presence of both an impurity potential and a condensate spatially modulated by the potential. The results obtained provide a microsopic picture for the counterintuitive statement that the particle exciation is not scattered by the superfluid.
超流動ボーズ流体における超流動成分(凝縮体)と常流動成分(励起粒子)は「互いにつらぬいて」運動量の交換を行わない相対運動することができるとされている。果たして不純物や容器界面が作るポテンシャルによって空間変調をうけた凝縮体に励起粒子は散乱されないのであろうか? この問題は一次元系においてKaganら(2003)、Danshitaら(2005)によって研究されている。われわれはGross-Pitaevskii方程式とBogoliubov方程式を用いて、三次元ボーズ凝縮系における不純物ポテンシャルとそのまわりで空間変調する凝縮体の作るポテンシャルの双方による励起粒子の散乱問題を研究した。全散乱断面積σは通常のポテンシャル場合では低エネルギーにおいて一定値に近づくところ、ボーズ凝縮系ではエネルギーの4乗に比例して小さくなる。これはS波(l=0)の部分波散乱に異常が生じるためである。また有限温度においてもPopov近似を用いる限りこの結果は変更を受けない。これらの結果は励起粒子が凝縮体に散乱されないことの微視的意味を与えている。本研究は藤田朗丈氏(東大理学部)との共同研究である。
Dr. Akihiro Tanaka (田中秋広)