Dinâmica não-linear em armadilhas magneto-ópticas e em plasmas de uma componente - Soares, Luiz Gustavo Ferreira (2021)
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.