搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

玻色-爱因斯坦凝聚体中的双孤子相互作用操控

何章明 张志强

引用本文:
Citation:

玻色-爱因斯坦凝聚体中的双孤子相互作用操控

何章明, 张志强

Controlling interactions between bright solitons in Bose-Einstein condensate

He Zhang-Ming, Zhang Zhi-Qiang
PDF
导出引用
  • 考虑周期性驱动线性势, 利用Darboux变换法解析地研究了玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中的双孤子相互作用, 得到了S-波散射长度的临界值. 结果表明: 当S-波散射长度高于临界值时, BEC中的两个亮孤子相互吸引并融合; 而当S-波散射长度低于临界值时, 两个亮孤子保持局域稳定. 此外, 在外部势阱的驱动下, 两个稳定的亮孤子产生周期性振荡行为.
    Considering the periodically driving linear potential, we study the interactions between two solitons in Bose-Einstein condensate (BEC). By using Darboux transformation, the double bright soliton solution of Gross-Pitaevskii equation is obtained. Then we numerically calculate the properties of interaction between the two bright solitons in BEC, and obtain a critical value of the S-wave scattering length (SL). It is shown that, when the SL is more than the critical value, the attractive interaction and the atom transfer between two bright solitons can be observed. While the SL is less than the critical value, two bright solitons can keep stable and localized. Furthermore, the stable periodic oscillations of two solitons can be observed by slowly changing the potential. These results will be conducive to the BEC soliton experiments.
      通信作者: 何章明, hezm1982@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11447223, 11505054)、湖南省教育厅一般项目(批准号: 14C0348), 理论物理国家重点实验室开放课题(批准号: Y4KF211CJ1)和河南省教育厅科学技术研究重点项目 (批准号: 14B140014)资助的课题.
      Corresponding author: He Zhang-Ming, hezm1982@163.com
    • Funds: Project supported by the National Nature Science Foundation of China (Grant Nos. 11447223, 11505054), the Research Foundation of Education Bureau of Hunan Province of China (Grant No. 14 C0348), the Open Project Program of State Key Laboratory of Theoretical Physics, Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences (Grant No. Y4KF211CJ1), and the Research Foundation of Education Bureau of Henan Province of China (Grant No. 14B140014).
    [1]

    Strecker K E, Partridge G B, Truscott A G, Hulet R G 2002 Nature 417 150

    [2]

    Zhang X F, Hu X H, Liu X X, Liu W M 2009 Phys. Rev. A 79 033630

    [3]

    Liu X X, Pu H, Xiong B, Liu W M, Gong J B 2009 Phys. Rev. A 79 013423

    [4]

    Pu H, Bigelow N P 1998 Phys. Rev. Lett. 80 1134

    [5]

    Huang G X, Li X Q, Szeftel J 2004 Phys. Rev. A 69 065601

    [6]

    Wang D S, Hu X H, Liu W M 2010 Phys. Rev. A 82 023612

    [7]

    Yu H Y, Pan L X, Yan J R, Tang J Q 2009 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42 025301

    [8]

    Luo M, Bao C G, Li Z B 2008 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 41 245301

    [9]

    Sun Z Y, Gao Y T, Yu X, Liu W J, Liu Y 2009 Phys. Rev. E 80 066608

    [10]

    Liang Z X, Zhang Z D, Liu W M 2005 Phys. Rev. Lett. 94 050402

    [11]

    Bettina G, Billam T P, Blackley C L, Ruth L S C, Lev K, Cornish S L, Weiss C 2013 Phys. Rev. Lett. 111 100406

    [12]

    Helm J L, Billam T P, Gardiner S A 2012 Phys. Rev. A 85 053621

    [13]

    Helm J L, Rooney S J, Weiss Christoph, Gardiner S A 2014 Phys. Rev. A 89 033610

    [14]

    Helm J L, Cornish S L, Gardiner S A 2015 Phys. Rev. Lett. 114 134101

    [15]

    Polo J Ahufinger V 2013 Phys. Rev. A 88 053628

    [16]

    Li S C, Fu L B, Duan W S, Liu J 2008 Phys. Rev.A 78 063621

    [17]

    He Z M, Wang D L, Ding J W, Yan X H 2012 Commun. Theor. Phys. 58 381

    [18]

    Liu X X, Zhang X F, Zhang P 2010 Chin. Phys. Lett. 27 070306

    [19]

    Yan J R, Pan L X, Yu H Y, Ao S M 2009 Chin. Phys. Lett. 26 090301

    [20]

    Li L, Malomed B A, Mihalache D, Liu W M 2006 Phys. Rev.E 73 066610

    [21]

    Cheng Y S 2009 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42 205005

    [22]

    Xiong B, Gong J B 2010 Phys. Rev.A 81 033618

    [23]

    Xuan H N, Zuo M 2011 Commun. Theor. Phys. 56 1035

    [24]

    He Z M, Wang D L, Ding J W, Yan X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 230508 (in Chinese) [何章明, 王登龙, 丁建文, 颜晓红 2012 物理学报 61 230508]

    [25]

    Li L, Li Z D, Malomed B A, Mihalache D, Liu W M 2005 Phys. Rev. A 72 033611

    [26]

    Zhao L C, He S L 2011 Phys. Lett.A 375 3017

    [27]

    Wen L, Liu W M, Cai Y, Zhang J M, Hu J 2012 Phys. Rev.A 85 043602

    [28]

    Chen Z, Wu B 2010 Phys. Rev. A 81 043611

    [29]

    Wu L, Li L, Zhang J F 2009 Phys. Rev. A 80 013617

    [30]

    Xue J K, Peng P 2006 Chin. Phys.B 15 1149

    [31]

    Zhang C W, Liu J, Raizen M G, Niu Q 2004 Phys. Rev. Lett. 92 054101

    [32]

    Huang G X, Velarde M G, Makarov V A 2001 Phys. Rev.A 64 013617

    [33]

    Chin C, Grimm R, Julienne P, Tiesinga E 2010 Rev. Mod. Phys. 82 1225

    [34]

    Li B, Zhang X F, Li Y Q, Liu W M 2011 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 44 175301

    [35]

    Zhang H Q, Tian Bo, Lu Xing, Li He, Meng X H 2009 Phys. Lett.A 373 4315

    [36]

    Belmonte-Beitia J, Cuevas J 2009 J. Phys. A: Math. Theor. 42 165201

    [37]

    Zhang X F, Yang Q, Zhang J F, Chen X Z, Liu W M 2008 Phys. Rev.A 77 023613

    [38]

    Li S C, Dou F Q 2015 Europhys. Lett. 111 30005

    [39]

    Yang Q, Zhang J F 2006 Opt. Commun. 258 35

    [40]

    Yang Z Y, Zhao L C, Zhang T, Li Y H, Yue R H 2010 Phys. Rev.A 81 043826

    [41]

    He X G, Zhao D, Li L, Luo H G 2009 Phys. Rev.E 79 056610

    [42]

    Tian Q, Wu L, Zhang J F, Malomed B A, Mihalache D, Liu W M 2011 Phys. Rev.E 83 016602

    [43]

    Wang S J, Jia C L, Zhao D, Luo H G, An J H 2003 Phys. Rev.A 68 015601

    [44]

    Zong F D, Zhang J F 2008 Acta Phys. Sin. 57 2658 (in Chinese) [宗丰德, 张解放 2008 物理学报 57 2658]

    [45]

    Yan Z Y 2010 Phys. Lett.A 374 4838

    [46]

    Li Z D, Li QY, Li L, Liu W M 2007 Phys. Rev.E 76 026605

    [47]

    Xia T C, Chen X H, Chen D Y 2005 Chaos Soliton. Fract. 26 889

    [48]

    Zhao D, He X G, Luo H G 2009 Eur. Phys. J.D 53 213

    [49]

    Guo B L, Ling Li M, Liu Q P 2012 Phys. Rev. E 85 026607

    [50]

    Tao Y S, He J S 2012 Phys. Rev. E 85 026601

    [51]

    Yang G Y, Li Lu, Jia S T 2012 Phys. Rev. E 85 046608

    [52]

    Qin Z Y, Mu G 2012 Phys. Rev. E 86 036601

    [53]

    Wang L H, Porsezian K, He J S 2013 Phys. Rev. E 87 053202

    [54]

    Ling L M, Zhao L C 2013 Phys. Rev. E 88 043201

  • [1]

    Strecker K E, Partridge G B, Truscott A G, Hulet R G 2002 Nature 417 150

    [2]

    Zhang X F, Hu X H, Liu X X, Liu W M 2009 Phys. Rev. A 79 033630

    [3]

    Liu X X, Pu H, Xiong B, Liu W M, Gong J B 2009 Phys. Rev. A 79 013423

    [4]

    Pu H, Bigelow N P 1998 Phys. Rev. Lett. 80 1134

    [5]

    Huang G X, Li X Q, Szeftel J 2004 Phys. Rev. A 69 065601

    [6]

    Wang D S, Hu X H, Liu W M 2010 Phys. Rev. A 82 023612

    [7]

    Yu H Y, Pan L X, Yan J R, Tang J Q 2009 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42 025301

    [8]

    Luo M, Bao C G, Li Z B 2008 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 41 245301

    [9]

    Sun Z Y, Gao Y T, Yu X, Liu W J, Liu Y 2009 Phys. Rev. E 80 066608

    [10]

    Liang Z X, Zhang Z D, Liu W M 2005 Phys. Rev. Lett. 94 050402

    [11]

    Bettina G, Billam T P, Blackley C L, Ruth L S C, Lev K, Cornish S L, Weiss C 2013 Phys. Rev. Lett. 111 100406

    [12]

    Helm J L, Billam T P, Gardiner S A 2012 Phys. Rev. A 85 053621

    [13]

    Helm J L, Rooney S J, Weiss Christoph, Gardiner S A 2014 Phys. Rev. A 89 033610

    [14]

    Helm J L, Cornish S L, Gardiner S A 2015 Phys. Rev. Lett. 114 134101

    [15]

    Polo J Ahufinger V 2013 Phys. Rev. A 88 053628

    [16]

    Li S C, Fu L B, Duan W S, Liu J 2008 Phys. Rev.A 78 063621

    [17]

    He Z M, Wang D L, Ding J W, Yan X H 2012 Commun. Theor. Phys. 58 381

    [18]

    Liu X X, Zhang X F, Zhang P 2010 Chin. Phys. Lett. 27 070306

    [19]

    Yan J R, Pan L X, Yu H Y, Ao S M 2009 Chin. Phys. Lett. 26 090301

    [20]

    Li L, Malomed B A, Mihalache D, Liu W M 2006 Phys. Rev.E 73 066610

    [21]

    Cheng Y S 2009 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42 205005

    [22]

    Xiong B, Gong J B 2010 Phys. Rev.A 81 033618

    [23]

    Xuan H N, Zuo M 2011 Commun. Theor. Phys. 56 1035

    [24]

    He Z M, Wang D L, Ding J W, Yan X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 230508 (in Chinese) [何章明, 王登龙, 丁建文, 颜晓红 2012 物理学报 61 230508]

    [25]

    Li L, Li Z D, Malomed B A, Mihalache D, Liu W M 2005 Phys. Rev. A 72 033611

    [26]

    Zhao L C, He S L 2011 Phys. Lett.A 375 3017

    [27]

    Wen L, Liu W M, Cai Y, Zhang J M, Hu J 2012 Phys. Rev.A 85 043602

    [28]

    Chen Z, Wu B 2010 Phys. Rev. A 81 043611

    [29]

    Wu L, Li L, Zhang J F 2009 Phys. Rev. A 80 013617

    [30]

    Xue J K, Peng P 2006 Chin. Phys.B 15 1149

    [31]

    Zhang C W, Liu J, Raizen M G, Niu Q 2004 Phys. Rev. Lett. 92 054101

    [32]

    Huang G X, Velarde M G, Makarov V A 2001 Phys. Rev.A 64 013617

    [33]

    Chin C, Grimm R, Julienne P, Tiesinga E 2010 Rev. Mod. Phys. 82 1225

    [34]

    Li B, Zhang X F, Li Y Q, Liu W M 2011 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 44 175301

    [35]

    Zhang H Q, Tian Bo, Lu Xing, Li He, Meng X H 2009 Phys. Lett.A 373 4315

    [36]

    Belmonte-Beitia J, Cuevas J 2009 J. Phys. A: Math. Theor. 42 165201

    [37]

    Zhang X F, Yang Q, Zhang J F, Chen X Z, Liu W M 2008 Phys. Rev.A 77 023613

    [38]

    Li S C, Dou F Q 2015 Europhys. Lett. 111 30005

    [39]

    Yang Q, Zhang J F 2006 Opt. Commun. 258 35

    [40]

    Yang Z Y, Zhao L C, Zhang T, Li Y H, Yue R H 2010 Phys. Rev.A 81 043826

    [41]

    He X G, Zhao D, Li L, Luo H G 2009 Phys. Rev.E 79 056610

    [42]

    Tian Q, Wu L, Zhang J F, Malomed B A, Mihalache D, Liu W M 2011 Phys. Rev.E 83 016602

    [43]

    Wang S J, Jia C L, Zhao D, Luo H G, An J H 2003 Phys. Rev.A 68 015601

    [44]

    Zong F D, Zhang J F 2008 Acta Phys. Sin. 57 2658 (in Chinese) [宗丰德, 张解放 2008 物理学报 57 2658]

    [45]

    Yan Z Y 2010 Phys. Lett.A 374 4838

    [46]

    Li Z D, Li QY, Li L, Liu W M 2007 Phys. Rev.E 76 026605

    [47]

    Xia T C, Chen X H, Chen D Y 2005 Chaos Soliton. Fract. 26 889

    [48]

    Zhao D, He X G, Luo H G 2009 Eur. Phys. J.D 53 213

    [49]

    Guo B L, Ling Li M, Liu Q P 2012 Phys. Rev. E 85 026607

    [50]

    Tao Y S, He J S 2012 Phys. Rev. E 85 026601

    [51]

    Yang G Y, Li Lu, Jia S T 2012 Phys. Rev. E 85 046608

    [52]

    Qin Z Y, Mu G 2012 Phys. Rev. E 86 036601

    [53]

    Wang L H, Porsezian K, He J S 2013 Phys. Rev. E 87 053202

    [54]

    Ling L M, Zhao L C 2013 Phys. Rev. E 88 043201

  • [1] 贾瑞煜, 方乒乒, 高超, 林机. 玻色-爱因斯坦凝聚体中的淬火孤子与冲击波. 物理学报, 2021, 70(18): 180303. doi: 10.7498/aps.70.20210564
    [2] 唐娜, 杨雪滢, 宋琳, 张娟, 李晓霖, 周志坤, 石玉仁. 三体相互作用下准一维玻色-爱因斯坦凝聚体中的带隙孤子及其稳定性. 物理学报, 2020, 69(1): 010301. doi: 10.7498/aps.69.20191278
    [3] 郭慧, 王雅君, 王林雪, 张晓斐. 玻色-爱因斯坦凝聚中的环状暗孤子动力学. 物理学报, 2020, 69(1): 010302. doi: 10.7498/aps.69.20191424
    [4] 文林, 梁毅, 周晶, 余鹏, 夏雷, 牛连斌, 张晓斐. 线性塞曼劈裂对自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中亮孤子动力学的影响. 物理学报, 2019, 68(8): 080301. doi: 10.7498/aps.68.20182013
    [5] 袁都奇. 三维简谐势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的边界效应. 物理学报, 2014, 63(17): 170501. doi: 10.7498/aps.63.170501
    [6] 李志, 曹辉. 自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体在尖端势垒散射中的Klein隧穿. 物理学报, 2014, 63(11): 110306. doi: 10.7498/aps.63.110306
    [7] 张波, 王登龙, 佘彦超, 张蔚曦. 方势阱中凝聚体的孤子动力学行为. 物理学报, 2013, 62(11): 110501. doi: 10.7498/aps.62.110501
    [8] 李志, 王建忠. 自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚势垒散射特性的研究. 物理学报, 2013, 62(10): 100306. doi: 10.7498/aps.62.100306
    [9] 张恒, 段文山. 二维玻色-爱因斯坦凝聚中孤立波的调制不稳定性. 物理学报, 2013, 62(4): 044703. doi: 10.7498/aps.62.044703
    [10] 宋立军, 严冬, 刘烨. 玻色-爱因斯坦凝聚系统的量子Fisher信息与混沌. 物理学报, 2011, 60(12): 120302. doi: 10.7498/aps.60.120302
    [11] 严冬, 宋立军, 陈殿伟. 两分量玻色-爱因斯坦凝聚系统的自旋压缩. 物理学报, 2009, 58(6): 3679-3684. doi: 10.7498/aps.58.3679
    [12] 曲春雷, 赵清. 周期驱动玻色-爱因斯坦凝聚系统的棘齿效应. 物理学报, 2009, 58(7): 4390-4395. doi: 10.7498/aps.58.4390
    [13] 宗丰德, 杨阳, 张解放. 外势场作用下的玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子的演化与操控. 物理学报, 2009, 58(6): 3670-3678. doi: 10.7498/aps.58.3670
    [14] 王海雷, 杨世平. 三势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的开关特性. 物理学报, 2008, 57(8): 4700-4705. doi: 10.7498/aps.57.4700
    [15] 王志霞, 张喜和, 沈 柯. 玻色-爱因斯坦凝聚中的混沌反控制. 物理学报, 2008, 57(12): 7586-7590. doi: 10.7498/aps.57.7586
    [16] 宗丰德, 张解放. 装载于外势场中的玻色-爱因斯坦凝聚N-孤子间的相互作用. 物理学报, 2008, 57(5): 2658-2668. doi: 10.7498/aps.57.2658
    [17] 刘泽专, 杨志安. 噪声对双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体系自俘获现象的影响. 物理学报, 2007, 56(3): 1245-1252. doi: 10.7498/aps.56.1245
    [18] 何章明, 王登龙. 凝聚体中亮孤子和暗孤子的交替演化. 物理学报, 2007, 56(6): 3088-3091. doi: 10.7498/aps.56.3088
    [19] 王冠芳, 傅立斌, 赵 鸿, 刘 杰. 双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体系的自俘获现象及其周期调制效应. 物理学报, 2005, 54(11): 5003-5013. doi: 10.7498/aps.54.5003
    [20] 崔海涛, 王林成, 衣学喜. 低维俘获原子的玻色-爱因斯坦凝聚中的有限粒子数效应. 物理学报, 2004, 53(4): 991-995. doi: 10.7498/aps.53.991
计量
  • 文章访问数:  3413
  • PDF下载量:  311
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-04
  • 修回日期:  2016-02-22
  • 刊出日期:  2016-06-05

玻色-爱因斯坦凝聚体中的双孤子相互作用操控

  • 1. 湖南工业大学理学院, 株洲 412007;
  • 2. 郑州科技学院基础部, 郑州 450064
  • 通信作者: 何章明, hezm1982@163.com
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11447223, 11505054)、湖南省教育厅一般项目(批准号: 14C0348), 理论物理国家重点实验室开放课题(批准号: Y4KF211CJ1)和河南省教育厅科学技术研究重点项目 (批准号: 14B140014)资助的课题.

摘要: 考虑周期性驱动线性势, 利用Darboux变换法解析地研究了玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中的双孤子相互作用, 得到了S-波散射长度的临界值. 结果表明: 当S-波散射长度高于临界值时, BEC中的两个亮孤子相互吸引并融合; 而当S-波散射长度低于临界值时, 两个亮孤子保持局域稳定. 此外, 在外部势阱的驱动下, 两个稳定的亮孤子产生周期性振荡行为.

English Abstract

参考文献 (54)

目录

    /

    返回文章
    返回