Исследованы нелинейные солитоны материи-волны, их динамика и моделирование в физике конденсированного состояния
Конденсат Бозе-Эйнштейна (БЭК), созданный в ультрахолодных бозонных атомах и вырожденных квантовых газах, представляет собой макроскопическое квантовое явление и рассматривается как отдельная частица в теории среднего поля. Подготовив БЭК или ультрахолодные атомарные газы на оптических решетках, можно исследовать существование нелинейных солитонов материи-волны, их динамику и моделирование в физике конденсированного состояния.
Профиль, первая зона Бриллюэна и спектр запрещенной зоны трехмерной простой кубической оптической решетки. а) Изоповерхность кубической решетки, соответствующая первая зона Бриллюэна, б) и спектры запрещенной зоны в пространстве обратной решетки с прочностью решетки в) ???? 0 =3 и г) ???? 0 =6. Авторы и права: Advanced Photonics Research (2022 г.). DOI: 10.1002/adpr.202100288
Однако для ультрахолодной атомной системы в приближении среднего поля и при многочастичном взаимодействии солитоны материи-волны в больших размерностях трудно устойчиво эволюционировать из-за критического коллапса и сверхкритического коллапса.
В исследовании, опубликованном в журнале Advanced Photonics Research, исследовательская группа под руководством профессора Цзэн Цзяньхуа из Сианьского института оптики и точной механики (XIOPM) Китайской академии наук (CAS) теоретически исследовала проблему преодоления сверхкритического коллапса для трехмерных вещественно-волновых солитонов.
В дополнение к методам оптической решетки резонансы Фешбаха также могут настраивать столкновительное взаимодействие между атомами, тем самым обеспечивая подход нелинейной модуляции для изучения локализованных волн материи и физических явлений многих тел.
Комбинация линейной решетки и нелинейной решетки имеет характеристики резонанса и нерезонансности пространственной структуры, что обеспечивает более гибкие, разнообразные и легко управляемые средства для изучения локализации волн материи и квантового моделирования.
По словам исследователей, они были вдохновлены предыдущими работами по исследованию генерации и динамической стабильности различных типов трехмерных нелинейных мод локализованных щелей материи-волны в БЭК путем сочетания технологии трехмерной оптической решетки с технологией периодического нелинейного резонанса Фешбаха.
Исследователи обнаружили, что все трехмерные моды с локализованной щелью чрезвычайно стабильны только в средней части спектра линейной запрещенной зоны и чрезвычайно нестабильны на краю спектра запрещенной зоны, демонстрируя богатые динамические свойства.
Результаты исследования раскрывают нелинейный механизм трехмерных локализованных запрещенных мод в многомерном пространстве.
