Dinâmica não-linear em armadilhas magneto-ópticas e em plasmas de uma componente

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Soares, Luiz Gustavo Ferreira
• Orientador(a): Haas, Fernando
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Átomos confinados; Equação de Pinney; Dinâmica não-linear; Métodos variacionais; Modelo hidrodinamico
• Palavras-chave em Inglês: Trapped cold atoms; Magneto-optical trap; Trapped electron gas; Trapped antiprotons; Arbitrary amplitude solution; Lagrangian variables; Pinney equation; Collisional effects; Temperature limited conditions; Multiple-scattering regime; Time-dependent variational method; WKB solutions
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/221060

Uma nuvem de átomos confinados em uma armadilha magneto-óptica pode ser formalmente interpretada como um plasma colisional de uma componente confinado harmonicamente. Um modelo hidrodinâmico é aplicado para ambos os sistemas e, também, para um plasma de antiprótons não-colisional sujeito a um aprisionamento dependente do tempo. Uma equação geral de estado politrópica é assumida para os átomos confinados, enquanto que, para os plasmas, é assumida uma equação de estado adiabática. Para determinadas condições iniciais e campos de velocidade, o método de variáveis Lagrangianas reduz o problema a equações diferenciais ordinárias em casos limite. Estes limites são definidos de acordo com a prevalência das interações térmicas ou autoconsistentes. O caso térmico, dominado pelo gradiente de pressão, para uma equação de estado adiabática, leva a um oscilador não-linear dissipativo com uma força cúbica inversa, na forma de uma equação de Pinney amortecida. Uma solução analítica aproximada, derivada da teoria de perturbação de Kuzmak-Luke, permite a avaliação da dinâmica completamente não-linear. Para o caso não dissipativo, o caso térmico leva a uma equação de Pinney para uma armadilha dependente do tempo que admite soluções WKB e pode ser mapeada para uma equação de Bessel. Por outro lado, no caso do plasma frio, a abordagem das variáveis Lagrangianas permite a derivação de oscilações não-lineares amortecidas exatas. As condições de aplicabilidade dos dois regimes são discutidas. Além disso, o método variacional dependente do tempo para um Ansatz Gaussiano permite estudar o caso em que ambos efeitos são relevantes.