Scissors modes in generalized Gross–Pitaevskii equations

Автор(и)

  • Oleksandr V. Marchukov Institute of Photonics, Leibniz University Hannover, Hannover 30167, Germany
  • Neelam Shukla Department of Physics and Astronomy, University of Nebraska at Kearney, Kearney, Nebraska 68849, USA
  • Jeremy R. Armstrong Department of Physics and Astronomy, University of Nebraska at Kearney, Kearney, Nebraska 68849, USA
  • Bastien Humbert Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, DK-8000 Aarhus C, Denmark
  • Jan Arlt Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, DK-8000 Aarhus C, Denmark
  • Artem G. Volosniev Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, DK-8000 Aarhus C, Denmark

DOI (Low Temperature Physics):


https://doi.org/10.1063/10.0044824

Ключові слова:

nonlinear systems, scissors modes, Thomas–Fermi regime, Gross–Pitaevskii equation, oscillation frequency

Анотація

Досліджено «ножичні» моди в нелінійних системах із довільною степеневою залежністю нелінійного члена. Шляхом аналітичного виведення отримано загальний вираз, який демонструє, що в режимі Томаса–Фермі частота «ножичної» моди не залежить від конкретної форми нелінійності. Зроблено висновок, що «ножична» мода є зсувною модою, яка не виявляє стисливість системи, що залежить від нелінійності. Для підтвердження наших висновків проведено чисельні моделю¬вання експериментально значущих систем Лі–Хуана–Янга. Отримані результати ілюструють перехід частоти «ножичної» моди від режиму без взаємодії до режиму сильної взаємодії (Томаса–Фермі). Продемонстровано, що частота «ножичної» моди залишається чітко ідентифікованою навіть за умов сильних стрибків температури, що має полегшити експериментальне спостереження наших висновків.

Посилання

1. Y. V. Kartashov, G. E. Astrakharchik, B. A. Malomed, and L. Torner, Nat. Rev. Phys. 1, 185 (2019). https://doi.org/10.1038/s42254-019-0025-7

2. F. Dalfovo, S. Giorgini, L. P. Pitaevskii, and S. Stringari, Rev. Mod. Phys. 71, 463 (1999). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.71.463

3. E. P. Gross, Il Nuovo Cimento 20, 454 (1961). https://doi.org/10.1007/BF02731494

4. L. Pitaevskii, Sov. Phys. 13, 451 (1961).

5. E. B. Kolomeisky, T. J. Newman, J. P. Straley, and X. Qi, Phys. Rev. Lett. 85, 1146 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.1146

6. T. Köhler, Phys. Rev. Lett. 89, 210404 (2002). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.210404

7. P. Pieri and G. C. Strinati, Phys. Rev. Lett. 91, 030401 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.030401

8. H. Heiselberg, Phys. Rev. Lett. 93, 040402 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.040402

9. S. Choi, V. Dunjko, Z. D. Zhang, and M. Olshanii, Phys. Rev. Lett. 115, 115302 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.115302

10. D. Petrov, Phys. Rev. Lett. 115, 155302 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.155302

11. N. B. Jørgensen, G. M. Bruun, and J. J. Arlt, Phys. Rev. Lett. 121, 173403 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.173403

12. M. Suchorowski, F. Brauneis, H.-W. Hammer, M. Tomza, and A. G. Volosniev, Phys. Rev. Lett. 136, 243402 (2026). https://doi.org/10.1103/2831-t3jk

13. D. Guéry-Odelin, and S. Stringari, Phys. Rev. Lett. 83, 4452 (1999). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.4452

14. O. M. Maragò, S. A. Hopkins, J. Arlt, E. Hodby, G. Hechenblaikner, and C. J. Foot, Phys. Rev. Lett. 84, 2056 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.2056

15. N. L. Iudice, and F. Palumbo, Phys. Rev. Lett. 41, 1532 (1978). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.41.1532

16. A. Richter, Progress in Particle and Nuclear Physics 34, 261 (1995). https://doi.org/10.1016/0146-6410(95)00022-B

17. O. M. Maragò, G. Hechenblaikner, E. Hodby, S. A. Hopkins, and C. J. Foot, J. Phys. Condens. Matter 14, 343 (2001). https://doi.org/10.1088/0953-8984/14/3/305

18. M. Cozzini, S. Stringari, V. Bretin, P. Rosenbusch, and J. Dalibard, Phys. Rev. A 67, 021602 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.67.021602

19. M. Modugno, G. Modugno, G. Roati, C. Fort, and M. Inguscio, Phys. Rev. A 67, 023608 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.67.023608

20. R. M. W. van Bijnen, N. G. Parker, S. J. J. M. F. Kokkelmans, A. M. Martin, and D. H. J. O’Dell, Phys. Rev. A 82, 033612 (2010). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.82.033612

21. I. Ferrier-Barbut, M. Wenzel, F. Bottcher, T. Langen, M. Isoard, S. Stringari, and T. Pfau, Phys. Rev. Lett. 120, 160402 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.160402

22. L. P. Pitaevskii and S. Stringari, Bose-Einstein Condensation and Superfluidity, International Series of Monographs on Physics (Oxford University Press, 2016).

23. M. Schmitt, M. Wenzel, F. Böttcher, I. Ferrier-Barbut, and T. Pfau, Nature 539, 259 (2016). https://doi.org/10.1038/nature20126

24. C. R. Cabrera, L. Tanzi, J. Sanz, B. Naylor, P. Thomas, P. Cheiney, L. Tarruell, L. Tarrue, and L. Tarruell, Science 359, 301 (2018). https://doi.org/10.1126/science.aao5686

25. G. Semeghini, G. Ferioli, L. Masi, C. Mazzinghi, L. Wolswijk, F. Minardi, M. Modugno, G. Modugno, M. Inguscio, and M. Fattori, Phys. Rev. Lett. 120, 235301 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.235301

26. T. G. Skov, M. G. Skou, N. B. Jørgensen, and J. J. Arlt, Phys. Rev. Lett. 126, 230404 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.230404

27. Z.-H. Luo, W. Pang, B. Liu, Y.-Y. Li, and B. A. Malomed, Frontiers of Physics 16, 32201 (2021). https://doi.org/10.1007/s11467-020-1020-2

28. C. J. Pethick and H. Smith, Bose–Einstein Condensation in Dilute Gases (Cambridge University Press, 2008).

29. C. D. Rossi, R. Dubessy, K. Merloti, M. d. G. d. Herve, T. Badr, A. Perrin, L. Longchambon, and H. Perrin, New J. Phys. 18, 062001 (2016). https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/6/062001

30. R. K. Kumar, L. E. Young-S, D. Vudragović, A. Balaž, P. Muruganandam, and S. K. Adhikari, Comput. Phys. Commun. 195, 117 (2015). https://doi.org/10.1016/j.cpc.2015.03.024

31. N. Shukla, A. G. Volosniev, and J. R. Armstrong, Phys. Rev. A 110, 053317 (2024). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.110.053317

32. A. L. Fetter and D. L. Feder, Phys. Rev. A 58, 3185 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.58.3185

33. M. Suchorowski, A. Badamshina, M. Lemeshko, M. Tomza, and A. G. Volosniev, SciPost Physics 18, 059 (2025). https://doi.org/10.21468/SciPostPhys.18.2.059

34. J. P. Toennies, A. F. Vilesov, and K. B. Whaley, Physics Today 54, 31 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1359707

35. C. D’Errico, A. Burchianti, M. Prevedelli, L. Salasnich, F. Ancilotto, M. Modugno, F. Minardi, and C. Fort, Phys. Rev. Research 1, 033155 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.1.033155

36. Z. Guo, F. Jia, L. Li, Y. Ma, J. M. Hutson, X. Cui, and D. Wang, Phys. Rev. Research 3, 033247 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.033247

Downloads

Опубліковано

2026-07-28

Як цитувати

(1)
Oleksandr V. Marchukov, Neelam Shukla, Jeremy R. Armstrong, Bastien Humbert, Jan Arlt, and Artem G. Volosniev, Scissors modes in generalized Gross–Pitaevskii equations, Low Temp. Phys. 52, 1081–1088 , (2026) [Fiz. Nyzk. Temp. 52, 1194–1201, (2026)] DOI: https://doi.org/10.1063/10.0044824.

Номер

Том 52 № 9 (2026)

Розділ

Статті

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.