Collective excitations in ultracold Fermi gases

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Törmä, Päivi, Prof., Aalto University, Department of Applied Physics, Finland
dc.contributor.advisor Kinnunen, Jami, Dr., Aalto University, Department of Applied Physics, Finland
dc.contributor.author Korolyuk, Anna
dc.date.accessioned 2014-04-25T09:00:10Z
dc.date.available 2014-04-25T09:00:10Z
dc.date.issued 2014
dc.identifier.isbn 978-952-60-5636-4 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-5635-7 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/12931
dc.description.abstract Ultracold gases are of great interest in modern physics. The main reason is that in the systems of ultracold gases the parameters can be easily tuned, thus they can be used as a testing ground for various quantum many-body theories. Interesting macroscopic quantum effects have been observed in the ultracold gas systems, for instance Bose-Einstein condensation. In this thesis, theoretical knowledge of ultracold gases is extended. A summary of the methods used in this thesis is given, including a detailed description of the density response theory and the time-evolving block decimation (TEBD) algorithm. Collective excitations of an ultracold gas in a three-dimensional (3D) spherically symmetric trap are studied in detail in publications II and III. As a result, several collective modes are discovered such as a low energy Higgs-type mode, a second sound-like mode, and a strong mode resembling the Leggett mode. Using the TEBD algorithm, physics of a polaron in a one-dimensional (1D) lattice, and the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) state in 1D are studied in publications IV and I, respectively. In publication I a method to detect the FFLO phase is suggested, namely by the observation of the change in the double occupancy after a lattice depth modulation. Publication IV compares a variational ansatz and the TEBD simulations and finds an excellent agreement, indicating that the variational ansatz can be used to describe the system for a certain range of interactions. en
dc.description.abstract Ultrakylmät atomikaasut ovat keskeisiä modernin fysiikan tutkimuskohteita. Ensisijainen syy tähän on, että ultrakylmien kaasujen parametreja on helppo säätää, minkä vuoksi niitä voidaan käyttää erilaisten kvanttimekaniikan monihiukkasteorioiden testaamiseen. Mielenkiintoisia makroskooppisia kvanttiefektejä on havaittu ultrakylmissä atomikaasuissa, esimerkiksi Bose-Einstein kondensaatio.Tässä väitöskirjassa on tutkittu ultrakylmiä atomikaasuja teoreettisesti. Kirjassa esitetään tiivistelmä työssä käytetyistä menetelmistä, mukaan lukien yksityiskohtainen kuvaus tiheysvasteteoriasta ja niin sanotusta TEBD (time-evolving block decimation) algoritmista. Kollektiivisia eksitaatioita kolmiulotteisissa pallosymmetrisissä atomikaasuissa on tutkittu julkaisuissa II ja III. Tuloksena löydettiin useita kollektiivisia moodeja, kuten alhaisen energian Higgs-tyyppinen moodi, toinen äänimoodi, sekä voimakas Leggett-tyyppinen moodi. Julkaisuissa I ja IV tutkittiin TEBD-algoritmia käyttäen polaronin fysiikkaa sekä Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) tilaa yksiulotteisessa hilassa. Julkaisussa I kehitettiin menetelmä, jolla FFLO tila voitaisiin havaita kokeellisesti tarkastelemalla muutosta kaksoismiehityksessä hilan syvyyttä moduloitaessa. Julkaisussa IV verrattiin variaatiolauseketta ja TEBD-simulaatioita. Tulokset olivat hyvin samanlaiset, mikä osoittaa että variaatiolauseketta voidaan käyttää järjestelmän kuvaamiseen tietyssä vuorovaikutusalueessa. fi
dc.format.extent 70 + app. 39
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 45/2014
dc.relation.haspart [Publication 1]: A. Korolyuk, F. Massel, and P. Törmä. Probing the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov Phase by Double Occupancy Modulation Spectroscopy. Physical Review Letters, 104, 236402, 2010. doi:10.1103/PhysRevLett.104.236402.
dc.relation.haspart [Publication 2]: A. Korolyuk, J. J. Kinnunen, and P. Törmä. Density response of a trapped Fermi gas: A crossover from the pair vibration mode to the Goldstone mode. Physical Review A, 84,033623, 2011. doi:10.1103/PhysRevA.84.033623.
dc.relation.haspart [Publication 3]: A. Korolyuk, J. J. Kinnunen, and P. Törmä. Collective excitations of a trapped Fermi gas at finite temperature. Physical Review A, 89, 013602, 2014. doi:10.1103/PhysRevA.89.013602.
dc.relation.haspart [Publication 4]: E. V. H. Doggen, A. Korolyuk, P. Törmä and J. J. Kinnunen. One-dimensional Fermi polaron in a combined harmonic and periodic potential. Submitted to Physical Review A and to the arxiv preprint server http://arxiv.org/abs/1401.6353, 2014.
dc.subject.other Physics en
dc.title Collective excitations in ultracold Fermi gases en
dc.title Collective excitations in ultracold Fermi gases fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department Teknillisen fysiikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Applied Physics en
dc.subject.keyword Fermi gas en
dc.subject.keyword TEBD en
dc.subject.keyword FFLO en
dc.subject.keyword cold gases en
dc.subject.keyword superfluidity en
dc.subject.keyword collision dynamics en
dc.subject.keyword collective excitations en
dc.subject.keyword Fermikaasut fi
dc.subject.keyword kylmät kaasut fi
dc.subject.keyword suprajuoksevuus fi
dc.subject.keyword törmäysdynamiikka fi
dc.subject.keyword kollektiiviset eksitaatiot fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-5636-4
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Törmä, Päivi, Prof., Aalto University, Department of Applied Physics, Finland
dc.opn Bruun, Georg, Prof., Aarhus University, Denmark
dc.date.dateaccepted 2014-03-24
dc.rev Räsänen, Esa, Prof., Tampere University of Technology, Finland
dc.rev van Leeuwen, Robert, Prof., University of Jyväskylä, Finland
dc.date.defence 2014-05-09


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account