INTERFERENCE OF A CHAIN OF BOSE CONDENSATES IN THE PITAEVSKII–GROSS APPROXIMATION

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A long chain of Bose condensates freely expands and interferes after being released from an optical lattice. The interference fringes are well resolved both in the case of equal phases of the condensatesand in the case of fluctuating phases. In the second case the positions of the fringes also fluctuate. The spectrum of the spatial density distribution, however, is reproducible despite the fluctuations. Moreover two types of peaks are distinguishable in the spectrum. The first type arises due to the phase  fluctuations, the second type is associated with the coherence between the condensates. In the framework of the Pitaevskii–Gross equation we calculate the  interference of the condensates and compare the calculation with experiment [Phys.  Rev. Lett. 122, 090403 (2019)]. The calculation reproduces the positions of the spectrum peaks, including the dependence on the interparticle interaction. The calculated heights
of the peaks, however, in some cases differ with the experimental ones. 

About the authors

I. N. Mosaki

Department of Physics, Lomonosov Moscow State University; International Center for Quantum Optics and Quantum Technologies LLC

Email: turlapov@appl.sci-nnov.ru
Russian Federation, 119991, Moscow; 121205, Moscow

A. V. Turlapov

International Center for Quantum Optics and Quantum Technologies LLC; Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology

Author for correspondence.
Email: turlapov@appl.sci-nnov.ru
Russian Federation, 121205, Moscow; 603950, Nizhny Novgorod; 141701, Dolgoprudny, Moscow region

References

  1. P. L. Kapitza and P. A. M. Dirac, The Reflection of Electrons from Standing Light Waves, Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 29, 297 (1933).
  2. JETP Lett. 31, 509 (1980).
  3. P. L. Gould, G. A. Ruff, and D. E. Pritchard, Diffraction of Atoms by Light: The Near-Resonant Kapitza–Dirac Effect, Phys. Rev. Lett. 56, 827 (1986).
  4. H. F. Talbot, Facts Related to Optical Science, Philos. Mag. 6, 401 (1836).
  5. N. Saiga and Y. Ichioka, Visualization of the Strain Wave Front of a Progressive Acoustic Wave Based on the Talbot Effect, Appl. Opt. 24, 1459 (1985).
  6. JETP Lett. 106, 23 (2017).
  7. W. Zhang, C. Zhao, J. Wang, and J. Zhang, An Experimental Study of the Plasmonic Talbot Effect, Opt. Express 17, 19757 (2009).
  8. S. Mansfeld, J. Topp, K. Martens, J. N. Toedt, W. Hansen, D. Heitmann, and S. Mendach, Spin Wave Diffraction and Perfect Imaging of a Grating, Phys. Rev. Lett. 108, 047204 (2012).
  9. T. Gao, E. Estrecho, G. Li, O. A. Egorov, X. Ma, K. Winkler, M. Kamp, C. Schneider, S. H¨ofling, A. G. Truscott, and E. A. Ostrovskaya, Talbot Effect for Exciton Polaritons, Phys. Rev. Lett. 117, 097403 (2016).
  10. V. L. Bratman, G. G. Denisov, N. S. Ginzburg, B. D. Kol’chugin, N. Y. Peskov, S. V. Samsonov, and A. B. Volkov, Experimental Study of an FEM with a Microwave System of a New Type, IEEE Trans. Plasma Sci. 24, 744 (1996).
  11. T. G. A. Verhoeven, W. A. Bongers, V. L. Bratman, M. Caplan, G. G. Denisov, C. A. J. van der Geer, P. Manintveld, A. J. Poelman, J. Plomp, A. V. Savilov, P. H. M. Smeets, A. B. Sterk, and W. H. Urbanus, First mm-Wave Generation in the FOM Free Electron Maser, IEEE Trans. Plasma Sci. 27, 1084 (1999).
  12. M. S. Chapman, C. R. Ekstrom, T. D. Hammond, J. Schmiedmayer, B. E. Tannian, S. Wehinger, and D. E. Pritchard, Near-field Imaging of Atom Diffraction Gratings: The Atomic Talbot Effect, Phys. Rev. A 51, R14 (1995).
  13. L. Deng, E. W. Hagley, J. Denschlag, J. E. Simsarian, M. Edwards, C. W. Clark, K. Helmerson, S. L. Rolston, and W. D. Phillips, Temporal, Matter-Wave-Dispersion Talbot Effect, Phys. Rev. Lett. 83, 5407 (1999).
  14. B. Santra, C. Baals, R. Labouvie, A. B. Bhattacherjee, A. Pelster, and H. Ott, Measuring Finite-Range Phase Coherence in an Optical Lattice Using Talbot Interferometry, Nature Comm. 8 15601 (2017).
  15. F. Wei, Z. Zhang, Y. Chen, H. Shui, Y. Liang, C. Li, and X. Zhou, Temporal Talbot Interferometer of Strongly Interacting Molecular Bose–Einstein Condensate, arXiv:2402.14629 (2024).
  16. M. J. Mark, E. Haller, J. G. Danzl, K. Lauber, M. Gustavsson, and H.-C. N¨agerl, Demonstration of the Temporal Matter-Wave Talbot Effect for Trapped Matter Waves, New J. of Phys. 13, 085008 (2011).
  17. V. Makhalov and A. Turlapov, Order in the Interference of a Long Chain of Bose Condensates with Unrestricted Phases, Phys. Rev. Lett. 122, 090403 (2019).
  18. Z. Hadzibabic, S. Stock, B. Battelier, V. Bretin, and J. Dalibard, Interference of an Array of Independent Bose–Einstein Condensates, Phys. Rev. Lett. 93, 180403 (2004).
  19. JETP Lett. 109, 552 (2019).
  20. JETP 13, 451 (1961).
  21. E. P. Gross, Structure of a Quantized Vortex in Boson Systems, Nuovo Cimento 20, 454 (1961).
  22. L. Pitaevskii and S. Stringari, Thermal vs Quantum Decoherence in Double Well Trapped Bose-Einstein Condensates, Phys. Rev. Lett. 87, 180402 (2001).
  23. R. Gati, B. Hemmerling, J. Folling, M. Albiez, and M. K. Oberthaler, Noise Thermometry with Two Weakly Coupled Bose-Einstein Condensates, Phys. Rev. Lett. 96, 130404 (2006).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».