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理論物理学において、ロトンは、長距離双極子相互作用またはスピン軌道結合を伴う超流動ヘリウム4およびボーズ・アインシュタイン凝縮体に見られる基本励起、または準粒子である。この超流動体における基本励起の分散関係は、原点から線形増加を示すが、運動量が増加するにつれて、エネルギーは最初に最大値を示し、次に最小値を示す。線形領域に運動量を持つ励起はフォノンと呼ばれ、最小値に近い運動量を持つ励起はロトンと呼ばれる。最大値に近い運動量を持つ励起はマクソンと呼ばれる。
「ロトンのような」という用語は、最近傍結合を超えた3Dメタマテリアルの予測固有モードにも使用されます。 [1] [2]このような「ロトンのような」分散関係の観察は、可聴周波数でのチャネルベースのメタマテリアルの音圧波と超音波周波数でのマイクロスケールのメタマテリアルの横方向弾性波の両方について、周囲条件下で実証されました。[3]
モデル
もともと、ロトンスペクトルは1947年にレフ・ランダウによって現象論的に導入されました。 [4]現在、ロトンスペクトルを説明しようとするモデルが、成功度や基礎性はさまざまに存在します。 [5] [6]この種のモデルに求められるのは、スペクトル自体の形状だけでなく、音速や超流動ヘリウム4の構造因子など、関連する他の観測値も説明できることです。ロトンスペクトルを研究するために、ヘリウムのマイクロ波およびブラッグ分光法が実施されてきました。[7]
ボーズ・アインシュタイン凝縮
ロトンのボース・アインシュタイン凝縮も提案され、研究されてきた。[8]その最初の検出は2018年に報告された。 [9]特定の条件下では、ロトン極小値は超固体と呼ばれる結晶固体のような構造を生じ、2019年の実験で示されている。 [10] [11] [12]
参照
参考文献
- ^ Wang, Ke; Chen, Yi; Kadic, Muamer; Wang, Changguo; Wegener, Martin (2022年5月24日). 「音響および機械メタマテリアルにおける2Dロトンのような分散関係の非局所相互作用エンジニアリング」. Communications Materials . 3 (1): 35. Bibcode :2022CoMat...3...35W. doi : 10.1038/s43246-022-00257-z . S2CID 248991736.
- ^ Chen, Yi; Kadic, Muamer; Wegener, Martin (2021年6月2日). 「3Dメタマテリアルにおけるロトンのような音響分散関係」. Nature Communications . 12 (1): 3278. Bibcode :2021NatCo..12.3278C. doi :10.1038/s41467-021-23574-2. PMC 8172548. PMID 34078904 .
- ^ イグレシアス・マルティネス、フリオ・アンドレス;グロス、マイケル・フィデリス。チェン、イー。フレンゼル、トビアス。ロード、ヴィンセント。カディック、ムアメル。ウェゲナー、マルティン (2021-12-03)。 「メタマテリアルにおけるロトン様分散関係の実験的観察」。科学の進歩。7 (49): eabm2189。Bibcode :2021SciA....7.2189I。土井：10.1126/sciadv.abm2189。ISSN 2375-2548。PMC 8635434。PMID 34851658。
- ^ Landau, LD (1947). ヘリウムIIの超流動理論について. Physics-Uspekhi, 11(1), 91.
- ^ Bisset, RN; Blakie, PB (2013 年 6 月 26 日). 「双極子凝縮体におけるロトンのフィンガープリント: 原子数変動における超ポアソンピーク」. Phys. Rev. Lett . 110 (26): 265302. arXiv : 1304.3605 . Bibcode :2013PhRvL.110z5302B. doi :10.1103/PhysRevLett.110.265302. PMID 23848891. S2CID 24788775.
- ^ Blakie, PB; Baillie, D.; Bisset, RN (2012 年 8 月 15 日). 「調和トラップ双極子ボーズ–アインシュタイン凝縮体のロトン分光法」. Phys. Rev. A . 86 (2): 021604. arXiv : 1206.2770 . Bibcode :2012PhRvA..86b1604B. doi :10.1103/PhysRevA.86.021604. S2CID 119285430.
- ^ リバルコ、A.;ルベッツ、S.ルダフスキー、E.ティキイ、V.ポレクトフ、Y.ゴロヴァシチェンコ、R.デルカッハ、V.タラポフ、S.ウサテンコ、O. (2009 年 11 月 4 日)。 「ロトン周波数における凝縮ヘリウムのマイクロ波分光法」。低温物理学ジャーナル。158 (1-2): 244-249。Bibcode :2010JLTP..158..244R。土井：10.1007/s10909-009-0025-6。S2CID 120191282。
- ^ Glyde, Henry R. (1993 年 12 月). 「フォノンとロトンの存在における凝縮体の役割」. Journal of Low Temperature Physics . 93 (5–6): 861–878. Bibcode :1993JLTP...93..861G. doi :10.1007/BF00692035. S2CID 122151606.
- ^ Chomaz, L. (2018). 「双極子量子ガスにおけるロトンモード分布の観測」. Nature Physics . 14 (5): 442–446. arXiv : 1705.06914 . Bibcode :2018NatPh..14..442C. doi :10.1038/s41567-018-0054-7. PMC 5972007. PMID 29861780 .
- ^ Donner, Tobias (2019年4月3日). 「双極子量子ガスが超固体になる」. Physics . 12:38 . Bibcode :2019PhyOJ..12...38D. doi : 10.1103/Physics.12.38 .
- ^ 「3つのチームが独立して、双極子量子気体が超固体特性の状態をサポートすることを示す」。
- ^ Henkel, N.; Nath, R.; Pohl, T. (2010 年 5 月 11 日). 「リュードベリ励起ボーズ・アインシュタイン凝縮体における 3 次元ロトン励起と超固体形成」. Physical Review Letters . 104 (19): 195302. arXiv : 1001.3250 . Bibcode :2010PhRvL.104s5302H. doi :10.1103/PhysRevLett.104.195302. PMID 20866972. S2CID 14445701.