Spin conductivity spectrum and spin superfluidity in a binary Bose mixture

2成分混合ボース気体におけるスピン伝導率とスピン超流動

関野 裕太*; 田島 裕之*; 内野 瞬   

Sekino, Yuta*; Tajima, Hiroyuki*; Uchino, Shun

スピン超流動性を示す混成2成分ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)のスピン伝導度のスペクトルを調べる。Bogoliubov理論を用いて、有限の交流周波数におけるスピン伝導度、および、スピンDrude weightを特徴づけるregular partを解析的に計算し、ゼロ周波数におけるデルタ関数のピークを求めた。このスペクトルは低周波でべき乗の振る舞いを示し、このBECに特有のギャップレス密度モードとスピンモードを反映していることが示された。また、非混和相と量子液滴相への相転移点では、準粒子分散関係の変化により、べき乗則が修正される。また、スピンDrude weightが有限となり、スピン超流動のためにスピン抵抗がゼロであることが示された。また、スピン伝導度スペクトルを測定することで、Andreev-Bashkinドラッグ密度にアクセスできることが示唆された。

We investigate the spectrum of spin conductivity for a miscible two-component Bose-Einstein condensate (BEC) that exhibits spin superfluidity. By using the Bogoliubov theory, the regular part being the spin conductivity at finite ac frequency and the spin Drude weight characterizingthe delta-function peak at zero frequency are analytically computed. We demonstrate that the spectrum exhibits a power-law behavior at low frequency, reflecting gapless density and spin modes specific to the binary BEC. At the phase transition points into immiscible and quantum-dropletstates, the change in quasiparticle dispersion relations modifies the power law. In addition, the spin Drude weight becomes finite, indicating zero spin resistivity due to spin superfluidity. Our results also suggest that the Andreev-Bashkin drag density is accessible by measuring the spin conductivity spectrum.