Chłodzenie jedno-wymiarowego gazu bozonów

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Chłodzenie jedno-wymiarowego gazu bozonów"

Izabela Kozłowska
5 lat temu
Przeglądów:

1 Chłodzenie jedno-wymiarowego gazu bozonów Piotr Deuar (IF PAN) Emilia Witkowska, Mariusz Gajda (IF PAN) Kazimierz Rzążewski (CFT PAN) Cover of Phys. Rev. Lett., 1 Apr 2011 E. Witkowska, PD, M. Gajda, K. Rzążewski, PRL 106, (2011)

2 Spis treści Pytanie: jak właściwie wygląda to chłodzenie? 1. Jedno-wymiarowy gaz bozonów i kwazikondensat 2. Chłodzenie przez odparowywanie 3. Ale jak to chłodzenie przebiega naprawdę? Mechanizm Kibble-Żurka, solitony, kwazikondensat Śledzenie dynamiki metodą pól klasycznych 5. Solitony jako wczesny etap formacji kwazikondensatu 6. Jak wyglądają zalążki (kwazi)kondensacji? 2/23

3 Jedno-wymiarowy gaz bozonów g > 0 odpychający Wąskie wymiary ` H. Moritz, M. Kohl, T. Esslinger, PRL 91, (2003) NIE OBSADZONE OBSADZONY 3/23

4 Kwazikondensat Gaz idealny w wolnej przestrzeni: Prawdziwy kondensat nie występuje Długość koherencji 4/23

5 BEC w pułapce Jeśli długość koherencji > rozmiar chmury Jednak BEC BEC Quasicondensate D. Petrov, G. Shlyapnikov, J. Walraven, PRL 85, 3745 (2000) 5/23

6 Chłodzenie Przez odparowywanie W wolnej przestrzeni nie ma termalizacji W pułapce może być, ale słaba T. Kinoshita, T. Wegner, D. Weiss, Nature 440, 900 (2006) 6/23

7 Opis 1: Mechanizm Kibble-Żurka Skalowanie ilośći defektów (solitonów) zależnie od prędkości przekraczania Tc W pułapce, skoro Tc ~ n(x), Tc zostaje przekroczona najpierw w centrum front kondensacji W. Zurek, PRL 102, (2009) 7/23

8 Opis 2: Stan termiczny 3D C. Weiler et al. Nature 455, 948 (2008) 2D Wiry w stanie termicznym 1D Brak defektów R. Bisset, M. Davis, T. Simula, P. Blakie, PRA 79, (2009) S. Dettmer et al, PRL 87, (2001) 8/23

9 Wątpliwości jak to jest naprawdę? POJEDYNCZE REALIZACJE B. Damski, W. Żurek, PRL 104, (2010) Po przejściu KZM Solitony S. Dettmer et al, PRL 87, (2001) Stan termiczny Kwazikondensatu Solitonów BRAK Ale to był bardzo uproszczony model: - przejście w u nie T - wolna przestrzeń - stały kontakt z rezerwuarem o stałej T 9/23

10 Metoda pól klasycznych 10/23

11 Metoda pól klasycznych - ograniczenia Niedokładność: Jest źle jeśli potrzeba uważać na liczby atomów rzędu 1 Spontaniczne procesy Wysokie energie / k Za krótki dystans (< 1 cząstka w okolicy) Inaczej będzie dobrze. Niskie energie Mody nieskondensowane OK! chłodzenie OK Nadciekłość, mieszanie czterech fal Długie dystansy Atomy swobodne (fale de Broglie!)\ 11/23

12 Nasz bardziej realistyczny model chłodzenia t=tmax V(z) exp(-γ(z)) t=0 t=tr 12/23

13 Ewolucja do kwazikondensatu Czas rampy tr=75 F E. Witkowska et al. PRL 106, (2011) 13/23

14 Przejście BEC / kwazikondensat 14/23

15 Ewolucja do kondensatu Czas rampy tr=400 F 15/23

16 Mechanizm Kibble-Żurka Skalowanie liczby solitonów po rampie Ale, brak frontu kondensacji ~1 Quench time ~ czas rampy tr? 16/23

17 Termalizacja kwazikondensatu F 17/23

18 Solitony jako prekursory fluktuacji termicznych Długość koherencji w tmax (ztermalizowany gaz) Średnia odległość między solitonami w tr (koniec rampy) 18/23

19 Powstawanie kwazikondensatu Wolniejszy typ rampy RF knife na brzegu F Tu nic nie widać właściwie! Frontu też nie widać 19/23

20 Lokalna termodynamika Lokalna macierz gęstości Lokalna frakcja kondensatu Z wartości własnych lokalnej macierzy gęstości n0(x) Lokalna frakcja kondensatu n0(x) Lokalna frakcja kondensatu 20/23

21 Powstawanie kwazikondensatu 2 tr = 75 t=0 150 n0(x) Lokalna frakcja kondensatu N0(x) Obsadzenie lokalnego kondensatu 21/23

22 Zaczątki kwazikondensatu tr = 75 t=0 15 n0(x) Lokalna frakcja kondensatu n(x) Lokalna gęstość N0(x) Obsadzenie lokalnego kondensatu 22/23

23 Podsumowanie Wnioski Solitony ustalone pod koniec rampy są prekursorami fluktuacji równowagowych Solitony przystają jakościowo do opisu mechanizmem Kibble-Żurka Brak frontu kondensacji Potrafimy szczegółowo śledzić proces chłodzenia Plany na przyszłość Zrozumieć dobrze co się dzieje u zalążku (kwazi) kondensacji Jaka jest przyczyna braku frontu kondensacji? Oddziaływania przyciągające Chłodzenie gazem buforowym front kondensacji Żurka? 23/23

Podobne dokumenty

Szczegółowy wgląd w proces chłodzenia jedno-wymiarowego gazu bozonów

Szczegółowy wgląd w proces chłodzenia jedno-wymiarowego gazu bozonów Piotr Deuar (IF PAN) Emilia Witkowska, Mariusz Gajda (IF PAN) Kazimierz Rzążewski (CFT PAN) Cover of Phys. Rev. Lett., 1 Apr 2011 E.