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Excitações de Condensados de Bose-Einstein com interação dipolar

Processo: 14/01668-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de novembro de 2014
Vigência (Término): 21 de outubro de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Arnaldo Gammal
Beneficiário:Kishor Kumar Ramavarmaraja
Instituição-sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:16/17612-7 - Dinâmica de sistemas de muitos corpos IV, AP.TEM

Resumo

No presente projeto pretendemos investigar as excitações em condensados de Bose -Einstein dipolares (DBEC ). Em DBECs , a interação atômica tem uma parte dipolar de longo alcance, além da interação de contato habitual . A equação resultante Gross- Pitaevskii (GP ) , neste caso, é uma equação integro- diferencial parcial e algoritmos especiais são necessários para a sua solução numérica. Nós desenvolvemos um programa numérico para resolver a equação GP tridimensional para CEBs dipolares . Usamos split-step esquema de Crank- Nicolson para a parte não dipolar, o termo dipolar é tratado pela Transformada de Fourier em x , y e z variáveis . Nós também Desenvolvemos um programa numérico para - duas -dimensões quase quase- um-e apropriado para um charuto e DBEC sob armadilhamento radial e axial comprimido, respectivamente em forma de disco . Em todos os casos, os dipolos são assumidos polarizados ao longo da direção z axial. Ao resolver a equação GP, propomo-nos a analisar as propriedades superfluido dos DBECs individuais e multi-componentes . Uma propriedade interessante de condensados de Bose-Einstein é a criação de vórtices quantizados devido à excitação . Não foi feita nenhuma tentativa até agora para explorar o efeito da interação dipolar em simulações tridimensionais sobre estruturas de vórtice e a sua fase de transição . Durante a formação de vórtices de condensado sofre uma deformação, fase fortemente turbulenta , com formação de ondulação e as linhas de vórtice penetrando . As simulações 3D completas podem revelar esses recursos dinâmicos desconhecidos do processo de nucleação de vórtice. Pretendemos observar a transição de fase da estrutura de vórtices devido ao efeito anisotrópico em DBECs. Para analisar as estruturas de vórtices estáveis, nós resolveremos a equação GP dipolar 3D com utilizando a propagação em tempo imaginário. Em seguida, a estabilidade da estrutura de vórtice será investigada pela evolução que na propagação em tempo real . As estruturas de rede de vórtice podem apresentar uma grande variedade dependendo da força dipolar . Já temos notado essas transições de fase nas estruturas de vórtices devido às forças dipolares e mostrado uma estrutura regular pentágono com um vórtice no centro no Cromo, estruturas de redes de vórtices quadrada e triangular com ligeira distorção em condensados de Érbio e Disprósio, respectivamente. DBECs em armadilha anular foram investigados por Karabulut et al. Seus estudos são baseados no modelo quase- bidimensional e, correspondentemente, eles consideraram o potencial radialmente quártico . Motivado por este progresso no estudo das propriedades de rotação de BECs dipolares em potencial quártico , queremos analisar a formação e a estrutura de vórtice utilizando o modelo tridimensional completo. Além disso , pretendemos considerar as armadilhas quárticas ao longo das axial e radial direções de forma independente. Na sequência, deveremos calcular a frequência de rotação crítica neste set-up com relação a forças dipolares . Os resultados completos e três simulações tridimensionais podem revelaras características dinâmicas sobre a nucleação vórtice e flexão do núcleo do vórtice . Ao utilizar o modelo quasi-bidimensional para DBECs , desejamos explorar a nucleação de vórtices em poço de potencial duplo. Além disso, nós estudaremos a nucleação vórtice na mistura de duas componentes de BECs dipolares e não- dipolares . Este estudos revelarão o efeito de interação de longo alcance em vórtices mais distintamente . A observação de dipolos de vórticena mistura de dois componentes será mais favorável para investigar os efeitos de interface durante a penetração de dipolos de vórtice entre a mistura de DBECs e BECs . No mais, também queremos observar as ondas de choque dispersivas em DBECs . Ainda pretendemos analisar a dinâmica de colapso DBECs de duas componentes resolvendo numericamente a equação GP em três dimensões, com a inclusão de perdas de três corpos .

Publicações científicas (9)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ABDULLAEV, F. KH; GAMMAL, A.; KUMAR, R. K.; TOMIO, LAURO. Faraday waves and droplets in quasi-one-dimensional Bose gas mixtures. JOURNAL OF PHYSICS B-ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, v. 52, n. 19 OCT 14 2019. Citações Web of Science: 0.
KUMAR, RAMAVARMARAJA KISHOR; LONCAR, VLADIMIR; MURUGANANDAM, PAULSAMY; ADHIKARI, SADHAN K.; BALAZ, ANTUN. C and Fortran OpenMP programs for rotating Bose-Einstein condensates. COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS, v. 240, p. 74-82, JUL 2019. Citações Web of Science: 3.
KUMAR, RAMAVARMARAJA KISHOR; TOMIO, LAURO; GAMMAL, ARNALDO. Spatial separation of rotating binary Bose-Einstein condensates by tuning the dipolar interactions. Physical Review A, v. 99, n. 4 APR 4 2019. Citações Web of Science: 0.
KUMAR, RAMAVARMARAJA KISHOR; TOMIO, LAURO; GAMMAL, ARNALDO. Vortex patterns in rotating dipolar Bose-Einstein condensate mixtures with squared optical lattices. JOURNAL OF PHYSICS B-ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, v. 52, n. 2 JAN 28 2019. Citações Web of Science: 1.
KISHOR KUMAR, R.; CHAKRABARTI, B.; GAMMAL, A. Information Entropy for a Two-Dimensional Rotating Bose-Einstein Condensate. JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS, v. 194, n. 1-2, p. 14-26, JAN 2019. Citações Web of Science: 3.
SABARI, SUBRAMANIYAN; KUMAR, R. KISHOR. Effect of an oscillating Gaussian obstacle in a dipolar Bose-Einstein condensate. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL D, v. 72, n. 3 MAR 20 2018. Citações Web of Science: 2.
KUMAR, RAMAVARMARAJA KISHOR; TOMIO, LAURO; MALOMED, BORIS A.; GAMMAL, ARNALDO. Vortex lattices in binary Bose-Einstein condensates with dipole-dipole interactions. Physical Review A, v. 96, n. 6 DEC 29 2017. Citações Web of Science: 9.
KUMAR, RAMAVARMARAJA KISHOR; MURUGANANDAM, PAULSAMY; TOMIO, LAURO; GAMMAL, ARNALDO. Miscibility in coupled dipolar and non-dipolar Bose-Einstein condensates. JOURNAL OF PHYSICS COMMUNICATIONS, v. 1, n. 3 OCT 2017. Citações Web of Science: 6.
KUMAR, RAMAVARMARAJA KISHOR; SRIRAMAN, THANGARASU; FABRELLI, HENRIQUE; MURUGANANDAM, PAULSAMY; GAMMAL, ARNALDO. Three-dimensional vortex structures in a rotating dipolar Bose-Einstein condensate. JOURNAL OF PHYSICS B-ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, v. 49, n. 15 AUG 14 2016. Citações Web of Science: 14.

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