Symbiotische nichtlineare Anregungen in mehrkomponentigen Bose-Einstein Kondensaten

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Schmelcher
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234216431

Dieses Projekt beinhaltet eine umfassende Analyse und die Entwicklung eines fundamentalen Verständnisses für lokalisierte nichtlineare Anregungen, sogenannte symbiotische Anregungen, in zweikomponentigen Bose-Einstein Kondensaten: Dunkel-helle Solitonen und Vortex-helle Solitonen. Unser Ziel ist es neue stabile Strukturen von Systemen mit einer variablen Anzahl von symbiotischen Anregungen vorherzusagen und die entsprechende hochinteressante Dynamik zu entschlüsseln und damit einer Kontrolle zugänglich zu machen. Dies soll sowohl auf der Ebene der Theorie des mittleren Feldes wie auch mittels der Multi-Layer Multi-Configuration Time-Dependent Hartree Methode für Bosonen (ML-MCTDHB) welche exakte Korrelationen beschreiben kann geschehen. Neben den Simulationen der gekoppelten Gross-Pitaevskii Gleichungen und der Anwendung der ML-MCTDHB Methode entwickeln wir ein effektives Teilchenbild welches uns erlauben wird die Wechselwirkung und Dynamik symbiotischer Anregungen zu analysieren und im Detail zu verstehen. Dadurch wird es möglich sein große Cluster oder gar endliche Kristalle von diesen Objekten zu studieren. Die Vielmodendynamik dieser Cluster wird uns wiederum Aufschlüsse über deren Stabilität und Bindungseigenschaften geben. Elastische wie auch inelastische Kollisionen sowie Tunnelprozesse zwischen den Subkomponenten der symbiotischen Anregungen in Verbindung mit unterschiedlichen Fallengeometrien versprechen eine variationsreiche Dynamik mit einer Vielzahl nichtlinearer Phänomene welche man in einkomponentigen Kondensaten nicht antrifft. Eine detaillierte Modellierung, die Anwendung analytischer und asymptotischer Methoden sowie eine großskalige numerische Untersuchung insbesondere um Korrelationseffekte über die Theorie des mittleren Feldes hinaus zu studieren zählen zu den wesentlichen Aspekten des Projektes. Die Untersuchungen werden in enger Zusammenarbeit mit experimentellen Gruppen an der Washington State University in Pullman sowie dem Amherst College in Massachusetts durchgeführt d.h. ein detaillierter Vergleich mit den entsprechenden experimentellen Beobachtungsdaten ist angestrebt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen