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Temps de cohérence d'un condensat de Bose–Einstein dans un gaz isolé harmoniquement piégé - 08/05/18

Coherence time of a Bose–Einstein condensate in an isolated harmonically trapped gas

Doi : 10.1016/j.crhy.2018.04.001 
Yvan Castin , Alice Sinatra
 Laboratoire Kastler Brossel, ENS-PSL, CNRS, Sorbonne Université et Collège de France, Paris, France 

Auteur correspondant.

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Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Tuesday 08 May 2018
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Résumé

Nous étudions la dynamique de phase à l'équilibre d'un condensat dans un gaz de bosons en interaction faible harmoniquement piégé et isolé de l'environnement. Nous trouvons qu'au bout d'un temps long devant le temps de collision typique entre les quasi-particules de Bogolioubov, la variance du déphasage du condensat comporte en général un terme balistique quadratique en temps et un terme diffusif affine en temps. Nous donnons des expressions analytiques des coefficients correspondants, à la limite d'un grand système, dans le régime faiblement collisionnel et dans l'approximation ergodique pour le mouvement des quasi-particules. Correctement adimensionnés, ils sont décrits, tout comme les taux d'amortissement des modes, par des fonctions universelles de la température ramenée au potentiel chimique de Thomas–Fermi du condensat. Cette classe d'universalité diffère de celle précédemment étudiée du gaz spatialement homogène.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

We study the condensate phase dynamics in a low-temperature equilibrium gas of weakly interacting bosons, harmonically trapped and isolated from the environment. We find that at long times, much longer than the collision time between Bogoliubov quasi-particles, the variance of the phase accumulated by the condensate grows with a ballistic term quadratic in time and a diffusive term affine in time. We give the corresponding analytical expressions in the limit of a large system, in the collisionless regime and in the ergodic approximation for the quasi-particle motion. When properly rescaled, they are described by universal functions of the temperature divided by the Thomas–Fermi chemical potential. The same conclusion holds for the mode damping rates. Such universality class differs from the previously studied one of the homogeneous gas.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Mots-clés : Gaz de bosons, Condensat de Bose–Einstein, Cohérence temporelle, Gaz piégés, Atomes froids

Keywords : Bose gases, Bose–Einstein condensate, Temporal coherence, Trapped gases, Ultracold atoms


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