Nonlinear dynamics in quantum fluids of light - Silva, Heitor da (2023)
A propagação da luz em meios não-lineares é muito bem descrita por uma equação de Schrödinger não-linear (NLSE) em 2D na aproximação paraxial, que é equivalente à equação de Gross-Pitaevskii (GPE), a descrição de campo médio para a dinâmica de condensados de Bose-Einstein (BECs). Como produto dessa similaridade podemos estabelecer a figura de um fluído quântico de luz. Fluídos quânticos de luz tem sido utilizados para investigações teóricas e experimentais de fenômenos que já foram estudados e realizados em BECs. Nesta tese descrevemos os mecanismos que tornam a concepção de um fluído quântico de luz possível para diferentes plataformas experimentais. Além disso, apresentamos um estudo sobre a formação de gotículas de luz em vapores quentes atômicos, nosso meio não-linear escolhido, na tentativa de obter um mapeamento entre parâmetros experimentais normalmente utilizados em experimentos de BECs e aqueles necessários para observar o fenômeno análogo nos vapores. Investigamos as propriedades estáticas do sistema, fornecendo um diagrama de fases para as diferentes soluções possíveis para os regimes ópticos de interesse. Por fim, realizamos um estudo sistemático da dinâmica das gotículas, com foco no comportamento da excitação coletiva de monopolo e no processo de formação dinâmico desses objetos para condições experimentais realísticas.