Browsing by Subject "Bose–Einstein condensate"
Now showing items 1-2 of 2
-
(2022)Topological defects and solitons are nontrivial topological structures that can manifest as robust, nontrivial configurations of a physical field, and appear in many branches of physics, including condensed matter physics, quantum computing, and particle physics. A fruitful testbed for experimenting with these fascinating structures is provided by dilute Bose–Einstein condensates. Bose–Einstein condensation was first predicted in 1925, and Bose–Einstein condensation was finally achieved in a dilute atomic gas for the first time in 1995 in a breakthrough experiment. Since then, the study of Bose–Einstein condensates has expanded to the study of a variety of nontrivial topological structures in condensates of various atomic species. Bose–Einstein condensates with internal spin degrees of freedom may accommodate an especially rich variety of topological structures. Spinor condensates realized in optically trapped ultracold alkali atom gases can be conveniently controlled by external fields and afford an accurate mean-field description. In this thesis, we study the creation and evolution of a monopole-antimonopole pair in such a spin-1 Bose–Einstein condensate by numerically solving the Gross–Pitaevskii equation. The creation of Dirac monopole-antimonopole pairs in a spin-1 Bose–Einstein condensate was numerically demonstrated and a method for their creation was proposed in an earlier study. Our numerical results demonstrate that the proposed creation method can be used to create a pair of isolated monopoles with opposite topological charges in a spin-1 Bose–Einstein condensate. We found that the monopole-antimonopole pair created in the polar phase of the spin-1 condensate is unstable against decay into a pair of Alice rings with oscillating radii. As a result of a rapid polar-to-ferromagnetic transition, these Alice rings were observed to decay by expanding on a short timescale.
-
(2023)Fysikaalisten kenttien rakenteista solmittuja linkkejä ja solmuja on osoitettu esiintyvän useissa eri systeemeissä, optisista ja akustisista kentistä aina supranesteisiin. Tällaisten solmujen evoluutio ideaaleissa systeemeissä rajoittuu perinteisten solmujen, kuten kengännauhoista löytyvien, tyyppiseksi. Fysikaalisissa systeemeissä, joissa energiahäviöt ovat mahdollisia, mahdolliset evoluutiot ovat eksoottisempia; kentässä olevan solmun säikeet --- kentän topologisten pyörteiden ytimet --- voivat mahdollisesti kokea solmun topologiaa muuttavia evoluutioita ja purkautua erillisiksi solmuttomiksi silmukoiksi. Hyödyntämällä väritettyä linkkidiagrammiesitystä osoitamme yllä mainittuja evoluutioita välttävien topologisesti suojattujen pyörresolmujen olemassaolon spin-2 Bosen--Einsteinin kondensaatin syklisessä faasissa. Nämä ovat ensimmäiset suojatut pyörresolmut, jotka on löydetty fysikaalisesti toteutettavasta systeemistä. Todistuksessa käytetty väritysformalismi on yleinen viitekehys. Sitä voidaan soveltaa useisiin muihin systeemeihin, kunhan näiden järjestysparametriavaruuksien toinen homotopiaryhmä on triviaali. Syklisen faasin pyörresolmut ja -linkit mahdollistavat myös osittaisen luokittelun: jokainen solmu on ekvivalentti joukkoon irtonaisia apilasolmuja ja/tai kahdeksikkosolmuja, tai on triviaali. Kokonaislukuaskelin kvantittuneista pyörteistä muodostuvat linkit ovat ekvivalentteja joko Borromeon renkaisiin, suljettuun kolmen silmukan ketjuun tai triviaaliin silmukkaan.
Now showing items 1-2 of 2