Expansão livre e modos coletivos de um condensado de Bose-Einstein turbulento

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Barros, Leonardo Werneck Trindade de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bose-Einstein condensate; Condensado de Bose-Einstein; Turbulence; Turbulência; Vortices; Vórtices
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-22062023-091821/

Neste trabalho, utilizamos e melhoramos um modelo de condensado de Bose-Einstein turbulento desenvolvido através do método variacional. Inicialmente, aplicamos esse modelo para investigar a expansão livre de um condensado com simetria axial composto por 105 átomos de rubídio-87 (87Rb) e comparamos a evolução dos raios. Observamos que, enquanto um condensado ordinário se expande alterando o aspect ratio, um condensado turbulento se expande de forma anômala, mantendo suas proporções iniciais. Este resultado está em consonância com experimentos realizados em 2009. Em seguida, usamos o modelo para estudar a dinâmica do condensado aprisionado. Calculamos três modos coletivos no regime de pequenas oscilações: o modo quadrupolo, o modo quadrupolo bidimensional e o modo breathing. Observamos que o modo quadrupolar apresenta um deslocamento de frequência, passando de ω = 0, 176 ωr para uma nuvem ordinária para 0, 213 ωr para uma nuvem turbulenta, uma variação de cerca de 20%. Entendemos que essa variação de frequência se deve ao aumento da rigidez da nuvem, o que torna necessária uma maior injeção de energia para excitar o modo quadrupolar. Realizamos três tipos de perturbação no sistema: uma deformação instantânea da armadilha harmônica de aprisionamento em t = 0, uma perturbação por um pulso senoidal no eixo axial e a perturbação do comprimento de espalhamento atômico. Observamos que a amplitude do modo quadrupolar é favorecida pelas perturbações mais assimétricas, como o pulso senoidal no eixo axial, enquanto a magnitude do modo breathing é favorecida pelas perturbações simétricas, como a perturbação do comprimento de espalhamento. Esperamos que nossas predições sirvam como guia para os experimentos futuros em gases quânticos turbulentos.