Критические скорости в двухкомпонентных сверхтекучих бозе-системах

Abstract

На основе критерия Ландау рассмотрен вопрос о критических скоростях сверхтекучего движения в двухкомпонентном однородном слабонеидеальном бозе-газе с точечным взаимодействием между частицами. Показано, что при движении компонент с различными скоростями не требуется, чтобы скорость движения каждой из компонент была меньше минимальной фазовой скорости элементарных возбуждений в неподвижном конденсате. Критерий Ландау в этом случае приводит к совместному условию на скорости компонент и их взаимное направление. Найдено, что максимальное значение критической скорости данной компоненты может быть достигнуто, когда другая компонента покоится, либо компоненты движутся во взаимно перпендикулярных направлениях. Результаты обобщены на случай дальнодействующего взаимодействия между частицами, а также для неоднородного двухкомпонентного бозе-газа, удерживаемого в цилиндрическом гармоническом потенциале. Показано, что в этих случаях поведение критических скоростей качественно такое же, как и в однородной двухкомпонентной системе с точечным взаимодействием.

На основі критерію Ландау розглянуто питання про критичні швидкості надплинного руху у двокомпонентному однорідному слабконеідеальному бозе-газі з точковою взаємодією між частинками. Показано, що при росі компонент з різними швидкостями не потрібно, щоб швидкість руху кожної з компонент була менш ніж мінімальна фазова швидкість елементарних збуджень у нерухомому конденсаті. Критерій Ландау в цьому випадку зводиться до сумісної умови на швидкості компонент та їх взаємний напрямок. Знайдено, що максимальне значення критичної швидкості даної компоненти може бути досягнуто, коли інша компонента нерухома, або компоненти рухаються у взаємно перпендикулярних напрямках. Результати узагальнено на випадок далекодіючої взаємодії між частинками, а також для неоднорідного двокомпонентного бозе-газу, що утримується у циліндричному гармонійному потенціалі. Показано, що в цих випадках поведінка критичних швидкостей якісно така ж, як і в однорідній двокомпонентній системі з точковою взаємодією.

On the basis of the Landau criterion, the question on critical velocities of superfluid motion is considered in a two-component homogeneous weakly nonideal Bose gas with a contact interaction between particles. It is shown that under the motion of components with different velocities the velocity of each component is not needed to be lower than the minimum phase velocity of elementary excitations in a still condensate. In that case the Landau criterion yields a joint condition for the velocities of components and their relative directions. It is found that the maximum value of the critical velocity of a given component can be reached when the other component does not move or both components move in the directions perpendicular to each other. The results are generalized to the case of particles with a long-range interaction, as well as to the case of an inhomogeneous two-component Bose gas confined in a cylindrical harmonic potential. It is shown that in these cases the behavior of the critical velocities is q ualitatively the same as that in the homogeneous two-component system with a contact interaction.