超流体中的粒子与场:来自二维 Gross-Pitaevskii 方程的见解
量子气体
2018-01-31 v1 混沌动力学
流体动力学
摘要
我们进行了广泛的直接数值模拟(DNSs),以研究二维(2D)Gross-Pitaevskii(GP)超流体中主动粒子与场的相互作用,包括简单流与湍流。所谓主动,是指粒子在受超流体影响的同时也影响超流体。我们调节粒子质量这一重要控制参数。在单粒子层面,我们展示了在恒定外力作用下,轻、中性和重粒子在超流体中的运动;特别地,超过临界速度(此时发射涡旋-反涡旋对)后,粒子运动可呈周期或混沌。我们证明粒子与涡旋的相互作用导致的动力学敏感依赖于粒子特性。我们还证明粒子与涡旋的集合可具有丰富且常为湍流的时空演化。具体地,我们考虑了以下示例性初始构型的动力学:(a)一个粒子置于平移涡旋-反涡旋对前方;(b)两个粒子置于平移涡旋-反涡旋对前方;(c)单个粒子在反向旋转涡旋簇存在下运动;以及(d)四个粒子在反向旋转涡旋簇存在下运动。我们将本工作与早期研究比较,并考察其对超流氦与玻色-爱因斯坦凝聚体中近期实验研究的意义。
引用
@article{arxiv.1710.10107,
title = {Particles and Fields in Superfluids: Insights from the Two-dimensional Gross-Pitaevskii Equation},
author = {Vishwanath Shukla and Rahul Pandit and Marc Brachet},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.10107},
year = {2018}
}
备注
24 figures