Behavior of trapped Bose-Einstein condensates in the presence of vortices and collective modes (2015)
- Authors:
- Autor USP: TELES, RAFAEL POLISELI - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- Subjects: CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN; ESPALHAMENTO
- Keywords: Bose-Einstein condensates; Collective excitations; Dynamical stability; Modulation of the scattering length; Quantum vortices
- Language: Inglês
- Abstract: A extensão dos fenômenos quânticos em escala macroscópica é responsável por toda uma classe de efeitos como a supercondutividade, superfluidez, e condensação de Bose-Einstein, as quais desempenham um papel central na física ao longo do século passado. A produção dos primeiros condensados de Bose-Einstein tornou possível a realização de experimentos envolvendo fenômenos quânticos macroscópicos com um nível sem precedentes de controle dos parâmetros externos. As correntes persistentes em condensados estão intimamente relacionados com a nucleação de vórtices quantificados, que são defeitos topológicos como resposta à transferência de quanta de momento angular. Um método convencional para geração de tais defeitos consiste em confinar a nuvem atômica condensada em uma armadilha com rotação. Acontece que, para velocidades angulares acima de um valor crítico, estados de vórtice se tornam energeticamente favoráveis, induzindo assim a criação de vórtices quânticos. Realizações experimentais de condensados de átomos de metais alcalinos confinados por potenciais dependentes do tempo permitiram a observação não só de redes de vórtices, mas também de turbulência quântica. Uma vez que a turbulência quântica é caracterizada pela presença de um emaranhado de vórtices quânticos interagindo entre si, uma correta compreensão da dinâmica, formação e estabilidade de vórtices tem se mostrado de grande importância sendo objeto de muitos trabalhos teóricos. Em particular, o papel das excitaçõesacústicas geradas pelo decaimento de vórtices de multipla carga no desenvolvimento de turbulência ainda é uma questão em aberto. Este trabalho tem como objetivo fornecer um conjunto de ferramentas que ajude a identificar a presença, como também a carga de vórtices em nuvens (não turbulentas) observadas utilizando imagens de tempo-de-voo. Temos feito um estudo detalhado de condensados contendo vórtices carga múltipla colocados no seu centro, onde a dinâmica do tempo-de-voo é apenas de nossos pontos de interesse. Devido ao controle que este sistema fornece experimentalmente, os modos coletivos tornam-se uma descrição importante, uma vez que podem ser excitadas usando métodos experimentais bem estabelecido tal como a modulação do comprimento de espalhamento de ondas-s, e que também pode ser responsável pelo decaimento do vórtice. Para tais fins, temos utilizado o método variacional (semi-analítico), e o cálculo totalmente numérico da equação de Gross-Pitaevskii. Assim, descrevemos os modos coletivos que acoplam a dinâmica do vórtice com as oscilações das componentes externas do condensado, bem como os efeitos em tempo-de-voo. O momento angular atua aumentando a energia cinética em torno do núcleo de vórtice, que implica em um aumento mais rápido da direção perpendicular a este. Esta situação desloca as freqüências de oscilações coletivas de um estado livre de vórtice, e gera modos coletivos mais ricos devido ao acoplamento. Agora, existem quatro modos possíveis, sendo doistipos de modo monopolar e dois tipos de modos de quadrupolo. A diferença dentre tais modos é a fase de oscilação do vórtice. Quando se considera flutuações sem simetria polar, seus modos coletivos resultam no decaimento do vórtice. A fim de controlar e prevenir estes processos propusemos três mecanismos dinâmicos, tais como a modulação de comprimento de espalhamento, a modulação das frequências da armadilha harmônica e modulação da amplitude do potencial de Laguerre-Gauss. O último tem provado ser mais eficaz
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2015
- Data da defesa: 14.04.2015
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ABNT
TELES, Rafael Poliseli. Behavior of trapped Bose-Einstein condensates in the presence of vortices and collective modes. 2015. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2015. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-16062015-142359/. Acesso em: 21 fev. 2026. -
APA
Teles, R. P. (2015). Behavior of trapped Bose-Einstein condensates in the presence of vortices and collective modes (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-16062015-142359/ -
NLM
Teles RP. Behavior of trapped Bose-Einstein condensates in the presence of vortices and collective modes [Internet]. 2015 ;[citado 2026 fev. 21 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-16062015-142359/ -
Vancouver
Teles RP. Behavior of trapped Bose-Einstein condensates in the presence of vortices and collective modes [Internet]. 2015 ;[citado 2026 fev. 21 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-16062015-142359/
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