Диссипативные динамические явления в Бозе-конденсированных атомарных газах

• Автор: Мурышев, Андрей Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил

Оглавление
Введение.
Глава 1. Литературный обзор.
1.1. Термодинамика идеального Бозе-газа
1.2. Кинетика Бозе-конденсации
1.3. Бозе-конденсадия в слабо-неидеальном Бозе-газе
1.4. Динамика Бозе-конденсата
1.5. Сверхтекучесть и вихревые состояния.
1.6. Солитоны в Бозе-конденсированных газах
Глава 2. Оптические свойства Бозе-конденсированного атомарного
водорода.
Глава 3. Бозе-конденсация и коллапс в Бозе-газе с отрицательной
длиной рассеяния в ловушке.
Глава 4. Вихревые массивы в Бозе-конденсированных газах.
Введение 72.
4.1. Критическая скорость и образование вихрей
4.2. Уравнения эволюции вихревого массива
4.3. Диссипативная динамика вихревого массива.
Глава 5. Солитоны в Бозе-конденсированных газах.
Введение

Оглавление
5.1. Динамическая устойчивость неподвижного солитона
5.2. Динамическая устойчивость движущегося солитона
5.3. Диссипативная динамика солитонов
Заключение.
Литература
Введение.
Бозе-Эйнштейновская конденсация (БЭК) разреженного газа, независимо предсказанная Бозе [1] и Эйнштейном [2] в 1924 году, впервые была обнаружена экспериментально в 1995 году в экспериментах с парами атомов щелочных металлов в JILA [3], MIT [4] и RICE [5]. Атомы, удерживаемые в магнитной ловушке, были охлаждены до сверхнизких температур порядка долей микрокельвина. После охлаждения магнитное поле ловушки выключалось и свободное расширение газа1 наблюдалось оптическими методами. При этом было зарегистрировано, что газ состоит из двух фракций: быстро расширяющегося теплового облака и медленно расширяющегося конденсата. Это послужило первым свидетельством Возе-конденсации атомов. В настоящее время Бозе-конденсация атомарных газов получена уже более чем в тридцати лабораториях мира. Широкий интерес исследователей к этому уникальному явлению обусловил бурное развитие области [6, 7]
Природа Бозе-конденеации лежит в волновых свойствах материи и тесно связана с основами квантовой механики. По мере того как температура газа понижается, характерная длина волны де Бройля частицы газа увеличивается. Ниже определенной температуры (называемой температурой БЭК), характерная длина волны частиц газа превышает среднее расстояние между частицами, и тепловые волновые пакеты начинают перекрываться. При этом становятся существенными эффекты
1.4. динамика бозе-конденсата
времени так, что размер пространственной области, заполненной конденсатом, меняется, но форма конденсата остается прежней. Скейлинговый подход успешно применялся для объяснения данных полученных в ЛЬА [43] и М1Т [44] в экспериментах по свободному расширению конденсатов после выключения удерживающего потенциала и по измерению частот низколежащих мод [45, 46].
Особый интерес представляет случай, когда длина рассеяния за счет внешнего воздействия изменяет не только свою величину, но и знак, то есть становится отрицательной. Для простоты снова рассмотрим конденсат в сферически-симметричной ловушке. В этом случае единственный скейлинговый параметр должен удовлетворять уравнению [51]

Из формы уравнения видно, что в ходе эволюции параметр 6, характеризующий размер конденсата, должен уменьшиться до нуля за конечное время. При этом плотность конденсата должна обратиться в бесконечность. Явление взрывного роста плотности конденсата называют коллапсом Бозе-конденсата. Коллапс Бозе конденсата наблюдался в экспериментах [52, 53].
Собственные частоты малых колебаний конденсатов можно также найти при помощи скейлингового приближения. Рассмотрим эволюцию сферически симметричного конденсата после резкого изменения частоты с о;о до а;/. Условие |и;/—сио| <ц гарантирует, что при этом возбуждается только одна мода, и решение уравнения для скейлингового параметра