对称二维量子液滴碰撞特性研究

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近年来,在超冷原子领域,一种被称为量子液滴的新物态受到广泛关注,其允许原子在比空气稀薄几个数量级的情况下稳定存在。众所周知,气相中的超冷原子被束缚在有限范围的外势中,但是当它们脱离外势的束缚时,很容易膨胀成气体。Petrov在2015年首次提出理论建议:稀薄的弱相互作用原子气体的二分量玻色混合物可以形成自束缚的液滴。在种内排斥和种间吸引的相互作用背景下,系统能量在有限密度下有一个对应于液态的最小值。量子液滴的稳定性被归因于以著名的李黄杨(LHY)修正形式出现的超越平均场的修正。量子液滴已经在镝164、铒168原子的偶极玻色气体、钾39的同核混合物和钾39-铷87的异核混合物的实验中成功实现。超冷原子领域的量子液滴态有着独特的自束缚特性,可以在没有外势的情况下,在真空中存在相当长的时间,这与气体的行为完全不同。为了进一步研究量子液滴的动力学特性,量子液滴的碰撞成为了一种重要的方法。通过求解相应的二维修正的Gross-Pitaevskii方程(GPE),在通常的接触相互作用中加入对数修正项,本论文研究了两个对称液滴的碰撞动力学,其种内散射长度和各组分的粒子数密度均相等。我们发现,当相对相位为0时,碰撞后的合并液滴在其形状上经历了四极振荡,并且发现小液滴的振荡周期与初始动量无关。随着碰撞动量的增加,碰撞后的液滴可能分离成两个,甚至更多,最后变成小的液滴碎片。当相对相位为π/2或π时,碰撞后的液滴只有分离与蒸发的情形。对于这些动力学过程,我们提出由中心区域或位于系统两侧的条带状区域的残余粒子数和四极模式的阻尼振荡来决定相变边界。界定液滴碰撞后稳定性的尖峰出现在液滴的准高斯和平顶形状的临界粒子数Nc(?)48处。
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