Emergent nonequilibrium dynamics in decaying turbulence of Bose-Einstein condensates

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Armijos, Michelle Alejandra Moreno
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Bose-Einstein condensation
Condensação de Bose-Einstein
Não-equilíbrio
Nonequilibrium
Quantum Turbulence
Relaxação
Relaxation
Termalização
Thermalization
Turbulência quântica
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-27082025-091244/
Resumo: We investigate the emergence and evolution of turbulence in Bose-Einstein condensates driven far from equilibrium through a controlled energy injection. By applying a timeperiodic modulation for a fixed duration, we trigger nonequilibrium dynamics that lead to the formation of a turbulent state characterized by a complex distribution of excitations and density fluctuations. Our study focuses on the post-excitation relaxation process, where we observe a transient broadening of the momentum distribution: a signature of a direct energy cascade followed by an inverse particle cascade due to the nonlinear intra-scales energy transfer. Through systematic analysis based on the nonthermal fixed points and weak wave turbulence theories, we identify universal scaling laws governing the repopulation dynamics of the condensate. These findings advance our understanding of turbulent relaxation pathways in superfluids while enhancing the understanding of driven-dissipative quantum systems.
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spelling Emergent nonequilibrium dynamics in decaying turbulence of Bose-Einstein condensatesDinâmica emergente de não equilíbrio durante o decaimento da turbulência em condensados de Bose-EinsteinBose-Einstein condensationCondensação de Bose-EinsteinNão-equilíbrioNonequilibriumQuantum TurbulenceRelaxaçãoRelaxationTermalizaçãoThermalizationTurbulência quânticaWe investigate the emergence and evolution of turbulence in Bose-Einstein condensates driven far from equilibrium through a controlled energy injection. By applying a timeperiodic modulation for a fixed duration, we trigger nonequilibrium dynamics that lead to the formation of a turbulent state characterized by a complex distribution of excitations and density fluctuations. Our study focuses on the post-excitation relaxation process, where we observe a transient broadening of the momentum distribution: a signature of a direct energy cascade followed by an inverse particle cascade due to the nonlinear intra-scales energy transfer. Through systematic analysis based on the nonthermal fixed points and weak wave turbulence theories, we identify universal scaling laws governing the repopulation dynamics of the condensate. These findings advance our understanding of turbulent relaxation pathways in superfluids while enhancing the understanding of driven-dissipative quantum systems.Nesta tese investigamos o surgimento e a evolução da turbulência quântica em condensados de Bose-Einstein fora do equilíbrio por meio de injeção controlada de energia. Ao aplicar uma modulação periódica no tempo por uma duração fixa, acionamos uma dinâmica de não equilíbrio que leva à formação de um estado turbulento caracterizado por uma distribuição complexa de excitações e flutuações de densidade. Nosso estudo se concentra no processo de relaxamento pós-excitação, onde observamos um alargamento transitório da distribuição de momento: uma assinatura de uma cascata direta de energia e de cascata inversa de partículas devido à transferência não-linear de energia entre escalas. Por meio de análises sistemáticas baseadas nas teorias de pontos fixos não-térmicos e turbulência de ondas fracas, identificamos leis de escala universais que governam a dinâmica de repovoamento do condensado. Essas descobertas aumentam nossa compreensão das vias de relaxamento turbulento em superfluidos, ao mesmo tempo em que aumentam a compreensão de sistemas quânticos dissipativos e forçados.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBagnato, Vanderlei SalvadorArmijos, Michelle Alejandra Moreno2025-06-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-27082025-091244/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-08-28T16:48:02Zoai:teses.usp.br:tde-27082025-091244Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-08-28T16:48:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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