Основное состояние и возбуждения бозе-эйнштейновского конденсата атомов и их двухатомных связанных состояний

Abstract

Теоретически изучена многочастичная система атомов с нулевым спином и их связанных двухатомных состояний (молекул), формирующая при нулевой температуре единый бозе-эйнштейновский конденсат. В рамках подхода Гросса–Питаевского исследованы равновесные состояния и динамика такой системы. Показано, что в зависимости от величины энергии связи система может существовать в двух фазах: атомарно-молекулярного конденсата и конденсата молекул. Найдены основные термодинамические характеристики фаз и критерии их устойчивости. Показано, что в обеих фазах имеются две ветви коллективных возбуждений: звуковая и с энергией активации

Теоретично вивчено багаточастинкову систему атомів з нульовим спіном та їх зв’язаних двоатомних станів (молекул), що формує при нульовій температурі єдиний бозе-ейнштейнівський конденсат. У рамках підходу Гросса–Пітаєвського досліджено рівноважні стани та динаміку такої системи. Показано, що залежно від величини енергії зв’язку система може існувати в двох фазах: атомарно-молекулярного конденсату і конденсату молекул. Знайдено основні термодинамічні характеристики фаз і критерії їх стійкості. Показано, що в обох фазах є дві гілки колективних збуджень: звукова та з енергією активації.

We study theoretically a many-body system of spinless atoms and their diatomic bound states (or molecules) which form a single Bose–Einstein condensate at zero temperature. The equilibrium states of such a system and its dynamics are analyzed within the Gross–Pitaevskii approach. It is shown that the system exhibits two phases depending on binding energy value: it can be in the states with atomicmolecular condensate or molecular condensate. The basic thermodynamic characteristics of the two phases and their stability conditions are obtained. Both phases are characterized by two branches of collective excitations. The first branch is acoustic mode and the second one is gapfull.