Oscilación de un condensado de Bose Einstein en una trampa armónica

Se nos pidió que intentáramos hacer una descripción teórica del siguiente fenómeno:

Imagine un condensado 2D de Bose Einstein en equilibrio en una trampa armónica con frecuencia ω . De repente, la trampa se desplaza una distancia a a lo largo del eje x. El condensado ya no está en el centro de la trampa y comenzará a oscilar en la trampa.

Primero pensé en usar una función de onda de prueba 2D en la ecuación de Gross-Pitaevski o en las ecuaciones hidrodinámicas para condensados, pero luego nos dijeron que deberíamos ver cómo la energía del condensado depende de ciertos parámetros (posición, ancho,... .) y hacer algo con el hecho de que, para pequeñas desviaciones de dicho parámetro, se puede realizar una expansión de segundo orden, que introducirá una fuerza restauradora.

Esto tiene sentido para el movimiento clásico, pero en este caso me confundió, porque no sé si la energía a la que se refiere aquí es la energía potencial original de la trampa armónica o la energía de Gross-Pitaevskii que se calcula con la energía GP. funcional. Este último, que se calculó en un ejercicio anterior para una función de onda Gaussiana variacional, resultó ser mi = ω 1 + norte a s (con a s la longitud de dispersión de la energía de interacción), por lo que ni siquiera depende de la posición.

¿Alguien tiene alguna idea de cómo debo empezar o abordar esta descripción teórica?

Respuestas (2)

Por la forma en que está redactada la pregunta, asumiría que puede tratar este sistema como un paquete de ondas BEC en una barrera potencial, donde la barrera potencial está dada por su trampa armónica. Dado que la trampa es armónica, esto es análogo a los conocidos paquetes de ondas vibratorias. También recomendaría leer este documento para obtener más información:

http://arxiv.org/pdf/quant-ph/9708009v1.pdf

Esta podría ser una mejor respuesta si tomó los puntos clave del documento arxiv y los reprodujo aquí. Este sitio tiene MathJax habilitado para escribir ecuaciones.

Mientras considere el BEC sin interacciones entre partículas (porque son insignificantes, por ejemplo), simplemente puede usar la ecuación de Schrödinger.

Sin embargo, si desea tener en cuenta las interacciones, puede considerar tomar la aproximación de Thomas-Fermi . Cuando las interacciones son dominantes en la dinámica del sistema y la energía cinética es pequeña, esta aproximación funciona.