Caracterização da turbulência quântica em um gás bosônico aprisionado

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Marino, Áttis Vinícius Martines
• 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; Quantum turbulence; Quantum vortices; Superfluidos; Superfluids; Turbulência quântica; Vórtices quânticos
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-05092025-085002/

Este trabalho investiga a dinâmica fora do equilíbrio de um condensado de Bose-Einstein (BEC) de 87Rb aprisionado em um potencial harmônico anisotrópico, utilizando simulações numéricas da equação de Gross-Pitaevskii tridimensional. A turbulência quântica (TQ) é gerada espontaneamente a partir do decaimento de um estado inicial contendo um par de vórtices quânticos antiparalelos e duplamente carregados (n = ±2). A análise da evolução temporal foca na caracterização do estado turbulento resultante. A distribuição de momentos n(k, t) e o espectro de energia cinética incompressível Einc(k, t) são calculados, revelando o estabelecimento de leis de potência consistentes com o regime de turbulência de Vinen (Einc α k1 e n(k) α k3) em uma faixa intermediária de números de onda, apesar da limitada separação de escalas do sistema. A análise direcional de n(ki, t) demonstra uma rápida isotropização no espaço de momentos, contrastando com a anisotropia espacial persistente da armadilha. Os fluxos de energia e partículas no espaço k são computados, evidenciando uma cascata direta de partículas na região inercial e oscilações acopladas aos modos coletivos de respiração e quadrupolar do condensado. A análise de fase das oscilações de n(k, t) revela uma mudança de fase dependente de k, sugerindo uma dinâmica complexa no acoplamento entre a turbulência e os modos de baixa energia. Os resultados confirmam que o decaimento de vórtices multicarregados é um mecanismo eficaz para gerar TQ do tipo Vinen em BECs aprisionados e estabelecem que o sistema evolui para um regime cineticamente dominado (E(k) α k2n(k)) nas escalas turbulentas.