Vortex Clusters and Topological Defects in Dilute Bose-Einstein Condensates

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2006

Department

Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto

Major/Subject

Fysiikka (laskennallinen fysiikka)

Mcode

Tfy-105

Degree programme

Language

en

Pages

66

Series

Abstract

Bose-Einstein -kondensaatio onnistuttiin toteuttamaan kokeellisesti ensimmäisen kerran vuonna 1995, jonka jälkeen näitä tarkasti kontrolloitavia kvanttisysteemeitä on tutkittu runsaasti sekä kokeellisesti, että teoreettisesti. Bose-Einstein -kondensaatit tarjoavat mahdollisuuden mallintaa tarkasti vuorovaikuttavaa monihiukkassysteemiä lähtien perusperiaatteista. Bose-Einstein -kondensaation vaihekoherenssi ilmenee makroskooppisissa pituusskaaloissa esimerkiksi topologisina defekteinä, joita ovat muun muassa kvantittuneet vorteksit. Alkalimetalliatomien muodostamat kondensaatit voivat olla joko spinpolarisoituneita tai koostua useista eri spintiloista. Tässä diplomityössä tutkitaan stationaarisia vorteksiklustereita sekä skalaari-, että spinorikondensaateissa. Hyvin matalissa lämpötiloissa termisen kaasun osuus voidaan jättää huomiotta ja kondensaattia voidaan kuvata järjestysparametrilla, joka määräytyy Gross-Pitaevskii -yhtälöstä. Lisäksi työssä tutkitaan topologisia kysymyksiä liittyen systeemin globaaleihin symmetrioihin. Stationaaristen vorteksiklustereiden vakautta pannukakunmuotoisissa kondensaateissa on tutkittu aikaisemmin osin ristiriitaisin tuloksin. Tssä työssä tehdyissä numeerisissa laskuissa havaittiin, että ristiriitaisuuden aiheutti klustereiden dynaamisen vakauden riippuvuus kondensaatin atomien välisen vuorovaikutuksen voimakkuudesta sekä kaasun vangitsevaa loukun epäsymmetrisyydestä. Stationaariset klusterit havaittiin energeettisesti epävakaiksi, mutta klusterit joilla kokonaiskulmaliikemäärä on nolla, tulevat dynaamisesti vakaiksi epäsymmetrisissä loukuissa riittävän vahvasti vuorovaikuttavissa kondensaateissa. Pannukakunmuotoisissa spinorikondensaateissa löydettiin vastaavia stationaarisia vorteksiklustereita, jotka koostuvat ytimettömistä vortekseista.

Description

Supervisor

Nieminen, Risto

Keywords

Bose-Einstein condensation, Bose-Einstein -kondensaatio, dilute atomic gas, harva atomikaasu, vortex, vorteksi

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120552482

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK