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Quantum turbulence and multicharged vortices in trapped atomic superfluids (2017)

  • Authors:
  • Autor USP: SANTOS, ANDRé CIDRIM - IFSC
  • Unidade: IFSC
  • Sigla do Departamento: FCM
  • Subjects: CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN; TURBULÊNCIA; FÍSICA MODERNA; SUPERFLUIDEZ; VÓRTICES DOS FLUÍDOS
  • Keywords: Atomic superfluids; Bose-Einstein condensate; Quantized vortices; Quantum turbulence; Superfluidos atômicos; Turbulência quântica; Vórtices quantizados
  • Language: Inglês
  • Abstract: Nesta tese, investigamos numericamente a turbulência quântica em condensados de Bose- Einstein (BECs) aprisionados. Discutimos, inicialmente, a caracterização qualitativa apropriada para estes sistemas, mostrando a limitação de analogias tipicamente feitas com hidrodinâmica clássica e turbulência em grandes sistemas com Hélio superfluido. Devido às suas limitadas escalas espaciais, os sistemas investigados somente podem exibir o tipo de turbulência conhecida como ultra-quântica (ou de Vinen). Em seguida, propomos sistemas experimentalmente factíveis que permitem investigações mais controladas da turbulência, fazendo uso da instabilidade dinâmica de vórtices multi-carregados como ponto de partida para geração de dinâmicas complexas. Em duas dimensões, nossa proposta permite controle sobre a polarização de vórtices em sistemas aprisionados em potencial harmônico. Este arranjo é então utilizado no estudo do decaimento da turbulência nesse contexto, através de um modelo fenomenológico para equação que descreve a taxa de variação do número de vórtices. Como consequência, pudemos verificar que a aniquilação de vórtices dá-se através de um processo que envolve quatro vórtices. Em três dimensões, apresentamos um estudo do decaimento de um vórtice de carga topológica quatro, também em potencial harmônico. Mantendo em mente esse sistema a título de comparação, propomos um cenário turbulento, quase-isotrópico, partindo de um estado inicial formado por dois vórtices duplamentecarregados, mas orientados anti-paralelamente. Verificamos que a turbulência decorrente desse arranjo coincide com a regime de Vinen analisando características do seu decaimento, especificamente obtendo o espectro de energia [E(k) ∼ k1] e evolução temporal da densidade de linhas de vórtices [L(t) ∼ t1]. Apesar de que essas características são comumente encontradas no contexto de Hélio superfluido, apresentamos pela primeira vez essa identificação no cenário realístico de BEC aprisionados
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 22.11.2017
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      SANTOS, André Cidrim; BAGNATO, Vanderlei Salvador. Quantum turbulence and multicharged vortices in trapped atomic superfluids. 2017.Universidade de São Paulo, São Carlos, 2017. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-31012018-154136/ >.
    • APA

      Santos, A. C., & Bagnato, V. S. (2017). Quantum turbulence and multicharged vortices in trapped atomic superfluids. Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-31012018-154136/
    • NLM

      Santos AC, Bagnato VS. Quantum turbulence and multicharged vortices in trapped atomic superfluids [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-31012018-154136/
    • Vancouver

      Santos AC, Bagnato VS. Quantum turbulence and multicharged vortices in trapped atomic superfluids [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-31012018-154136/

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