Incompressible energy spectrum in atomic Bose-Einstein condensates: a weak wave turbulence theory approach

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Santos Filho, Marcos Alberto Gonçalves dos
Orientador(a): Santos, Francisco Ednilson Alves dos lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Átomos frios
Turbulência
Turbulência de ondas
Palavras-chave em Inglês:
Cold atoms
Turbulence
Wave turbulence
Área do conhecimento CNPq:
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA ATOMICA E MOLECULAR
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16620
Resumo: Bose-Einstein condensates with their superfluidity property provide an interesting parallel to classical fluids. Due to the Kolmogorov spectrum of homogeneous turbulence the statistics of the incompressible velocity field is of great interest, but in superfluids obtaining quantities such as the statistics of the velocity field from the macroscopic wavefunction turns out be a complicated task; therefore, most of the work up to now has been numerical in nature. We made use of the Weak Wave Turbulence (WWT) theory, which provides the statistics of the macroscopic wavefunction, to obtain the statistics of the velocity field, which allowed us to produce a semi analytical procedure for extracting the incompressible energy spectrum in the WWT regime. This is done by introducing an auxiliary wavefunction that preserves the relevant statistical and hydrodynamical properties of the condensate but with a homogeneous density thus allowing for a simpler description of the velocity field.
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Due to the Kolmogorov spectrum of homogeneous turbulence the statistics of the incompressible velocity field is of great interest, but in superfluids obtaining quantities such as the statistics of the velocity field from the macroscopic wavefunction turns out be a complicated task; therefore, most of the work up to now has been numerical in nature. We made use of the Weak Wave Turbulence (WWT) theory, which provides the statistics of the macroscopic wavefunction, to obtain the statistics of the velocity field, which allowed us to produce a semi analytical procedure for extracting the incompressible energy spectrum in the WWT regime. This is done by introducing an auxiliary wavefunction that preserves the relevant statistical and hydrodynamical properties of the condensate but with a homogeneous density thus allowing for a simpler description of the velocity field.Condensados de Bose-Einstein apresentam um paralelo interessante a fluídos clássicos devido a sua propriedade de superfluidez. A estatística da parte incompressível do campo de velocidade é de grande interesse devido ao espectro de Kolmogorov presente em turbulência homogênea, porém em superfluídos quantidades relacionadas a estatística do campo de velocidades podem ser complicadas de obter e a maior parte dos trabalhos até o momento tem sido de natureza numérica. Nós nos aproveitamos da teoria de turbulência de ondas fracamente interagente, a qual descreve a estatística da função de onda macroscópica, para obter a estatística do campo de velocidades. Essa abordagem nos permitiu desenvolver um procedimento semi analítico para extrair o espectro de energia incompressível no regime de turbulência de ondas. Este procedimento consiste em introduzir uma função de onda auxiliar que preserva as propriedades estatísticas e hidrodinâmicas relevantes e possui um perfil de densidade homogêneo, permitindo então uma descrição simplificado do campo de velocidades.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Modalidade: Doutorado - GD, Processo: nº 141249/2018-8, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)engUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessÁtomos friosTurbulênciaTurbulência de ondasCold atomsTurbulenceWave turbulenceCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA ATOMICA E MOLECULARCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADAIncompressible energy spectrum in atomic Bose-Einstein condensates: a weak wave turbulence theory approachEspectro de energia incompressível em condensados de Bose-Einstein atômicos: uma abordagem por teoria de turbulência de ondas fracamente interagenteinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16620/5/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD55ORIGINALTese_versao_final.pdfTese_versao_final.pdfArquivo finalapplication/pdf2531588https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16620/4/Tese_versao_final.pdf273c63886887623726d3f5723e5c1b8bMD54carta_versao_final_MODELO_assinado.pdfcarta_versao_final_MODELO_assinado.pdfCarta Comprovanteapplication/pdf113009https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16620/3/carta_versao_final_MODELO_assinado.pdfec3e74965c194655fca538f4fc70fd51MD53TEXTTese_versao_final.pdf.txtTese_versao_final.pdf.txtExtracted texttext/plain84475https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16620/6/Tese_versao_final.pdf.txt500f584f6ccc3101db49a3104f00fc58MD56carta_versao_final_MODELO_assinado.pdf.txtcarta_versao_final_MODELO_assinado.pdf.txtExtracted texttext/plain1449https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16620/8/carta_versao_final_MODELO_assinado.pdf.txt355b5a519c446ee4fa838dd93fa7a9b8MD58THUMBNAILTese_versao_final.pdf.jpgTese_versao_final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6774https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16620/7/Tese_versao_final.pdf.jpg262781a9535251b36f959976282f3dc0MD57carta_versao_final_MODELO_assinado.pdf.jpgcarta_versao_final_MODELO_assinado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6656https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16620/9/carta_versao_final_MODELO_assinado.pdf.jpg91d2225119b88aaf6a0b9d56427368b0MD59ufscar/166202022-09-16 03:38:48.153oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16620Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T13:04:22.676792Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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