Spin-1 droplets stabilized by spin fluctuations
Spin çalkantılarıyla kararlılaştırılmış spin-1 damlacıkları
- Tez No: 826690
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET KELEŞ, PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR OKTEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bose-Einstein yoğunlaşması, Bozonlar, Bose-Einstein condensation, Bosons
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Etkileşen Bose-Einstein yoğunlaşmaları, manyetik veya optik tuzaklar gibi harici bir sınırlamayla mekanik olarak stabilize edilir. Sınırlandırma kaldırıldığında etkileşimin itici veya çekici olmasına bağlı olarak genişleme veya çökme davranışı sergilerler. Gross-Pitaevskii ortalama alan teorileri genellikle yoğuşma denge özellikleri ve dinamiklerinin niteliksel olarak anlaşılmasını sağlamak için yeterlidir, bu nedenle ortalama alan dalgalanmalarının ötesindeki dalgalanmalar küçük niceliksel düzeltmeler olarak kabul edilir. Kuantum damlacık fazları, çekici ortalama alan etkileşiminin, herhangi bir dış tuzak olmaksızın itici Lee-Huang-Yang dalgalanmaları tarafından dengelendiği, yoğunlaşmanın kendi kendini dengeleyen fazlarıdı. Damlacıklar teorik olarak ikili Bose karışımı ve dipolar yoğunlaşmalar için incelendi ve her ikisi de son zamanlarda ultra soğuk atomik gaz deneylerinde gerçekleştirildi. Burada spin-1 yoğunlaşmasını kuantum damlacık fazı sergileyen başka bir aday olarak öneriyoruz. Polar ve anti-ferromanyetik düzen parametrelerindeki spin-1 yoğunlaşmalarının benzer bir kendi kendini dengeleme mekanizması sergileyebileceğini savunuyoruz. Ayrıca polarize spin-1 ile Rabi-bağlı ikili karışım yoğunlaşmaları arasında bir benzetimin farkına varıyoruz. Rabi frekansı $\omega_R$ ve ikinci dereceden Zeeman enerjisi $q$, sırasıyla Rabi-bağlantılı karışım ve spin-1 gazı için Lee-Huang-Yang enerjisini ayarlayabilir. Ayrıca, ayar bozucu $\delta$ ve doğrusal Zeeman enerjisi $p$, ortalama alan enerjisini önemli ölçüde değiştirebilen sırasıyla Rabi-bağlı karışım ve spin-1 gazındaki polarizasyonu ayarlamak için harici parametrelerdir. Sırasıyla $\omega_R-\delta$ ve $q-p$ parametre düzlemlerinde Rabi-bağlı karışımın ve spin-1 gazının mekanik stabilitesi için faz diyagramını oluşturuyoruz. Son olarak Bose karışımı kuantum damlacıklarının döndürmeye nasıl tepki verdiğini ele alıyoruz. Güçlü bir şekilde sınırlanmış kuantum damlacıklarının hızlı dönüş altında üçgen girdap örgüleri sergilediğini bulduk. Girdap örgülerinin özellikleri itici yoğunlaşmalardan üç noktada farklılık gösterir. İlk olarak, damlacık boyutundaki değişiklik, itici yoğunlaşmanın uzaklaşma yarıçapının aksine, hızlı dönüş sınırında yalnızca kesirlidir. Bu özellik, dönen ultra soğuk gazlarda en düşük Landau seviyesi durumlarının ve güçlü bir şekilde ilintili fazların gerçekleştirilmesine yol açabilir. İkinci olarak, girdap örgüsü boyunca çekirdek boyutundaki değişiklik, yoğunlaşmanın kenarındaki sonlu yoğunluk nedeniyle daha kolay takip edilebilir. Son olarak, girdap örgüleri hafifçe bozulmuştur; bu bozulmanın miktarı, düzgün olmayan süperakışkan yoğunluğundan dolayı beklenen girdap yoğunluğu profiline uygundur. Hızlı dönüş sınırında damlacık, girdap örgüsünün mükemmel periyodikliğe en yakın olduğu düz tepe yoğunluk profiline yaklaşır.
Özet (Çeviri)
The interacting Bose-Einstein condensates are mechanically stabilized by an external confinement such as magnetic, or optical traps. When the confinement is removed, they exhibit an expansion or collapse behavior depending on the interaction being repulsive, or attractive, respectively. The Gross-Pitaevskii mean-field theories are generally sufficient to provide a qualitative understanding of the condensate equilibrium properties and dynamics, therefore, beyond mean-field fluctuations are considered as minor quantitative corrections. The quantum droplet phases are self-stabilized phases of the condensate, in which the attractive mean-field interaction is stabilized by the repulsive Lee-Huang-Yang fluctuations without any external trap. The droplets are studied theoretically for binary Bose mixture and dipolar condensates, and both are recently realized in the ultracold atomic gas experiments. Here we propose the spin-1 condensate as another candidate to exhibit a quantum droplet phase. We argue that the spin-1 condensates in the polar and anti-ferromagnetic order parameters can exhibit a similar self-stabilizing mechanism. We also realize an analogy between the polarized spin-1 and Rabi-coupled binary mixture condensates. The Rabi frequency $\omega_R$ and quadratic Zeeman energy $q$ can tune the Lee-Huang-Yang energy for the Rabi-coupled mixture and spin-1 gas, respectively. Furthermore, the detuning $\delta$ and linear Zeeman energy $p$ are external parameters to tune the polarization in Rabi-coupled mixture, and spin-1 gas, respectively, which can significantly change the mean-field energy. We create the phase diagram for the mechanical stability of the Rabi-coupled mixture and spin-1 gas on the parameter planes of $\omega_R-\delta$ and $q-p$, respectively. We finally address how the Bose mixture quantum droplets respond to the rotation. We find that the strongly confined quantum droplets exhibit triangular vortex lattices under rapid rotation. The properties of the vortex lattices differ from the repulsive condensates in three points. First, the change in the droplet size is only fractional at the rapid rotation limit, unlike the diverging radius of the repulsive condensate. This property can lead the way to realizing the lowest Landau level states and strongly correlated phases in the rotating ultracold gases. Secondly, the change in the core size throughout the vortex lattice is more tractable due to the finite density at the edge of the condensate. Finally, the vortex lattices are slightly distorted, which agrees with the expected vortex density profile due to the nonuniform superfluid density. In the rapid rotation limit, the droplet approaches the flat-top density profile, in which the vortex lattice is closest to a perfect periodicity.
Benzer Tezler
- Characterization of the extracellular polyraccharide from microdalgae chlorella species
Mikroskobik yosun, klorella'dan elde edilen hücre dışı polisakkaridin karakterizasyonu
SİBEL KIZILYALLI
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZEYNEP KATNAŞ
- Polistiren esaslı gözenekli nanokompozit malzemelerin pickering emülsiyon yöntemiyle hazırlanması ve adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Preparation of polystyrene based porous nanocomposite materials via pickering emulsion method and investigation of their adsorption properties
HATİCE HANDE MERT
Doktora
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiYalova ÜniversitesiKimya ve Süreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN ŞEN
YRD. DOÇ. DR. HİKMET OKKAY
- Pencere cam yüzeyi üzerine uygulanacak buzlanmayı engelleyici kaplamaların geliştirilmesi ve karaktaerizasyonu
Development and characterization of anti-icing coatings on window glasses
NESLİHAN BAŞARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÇAPOĞLU
- Performance of wrf in simulating the hail event over İstanbul on 27 July 2017
27 Temmuz 2017 tarihinde İstanbul üzerinde meydana gelen dolu olayının WRF simülasyonu performansı
EMİR TOKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER LÜTFİ ŞEN
- Reaktif buharlaştırma ve sol gel teknikleri ile hazırlanan filmlerin optik ve elektriksel özellikleri
Başlık çevirisi yok
DENİZHAN ATEŞALP
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. GALİP TEPEHAN