Рассеяние вихревой пары на одиночном квантовом вихре в бозе-эйнштейновском конденсате
Смирнов Л.А., Смирнов А.И., Миронов В.А.

Received: June 13, 2015

DOI: 10.7868/S004445101601003X

PDF (4.7M)

Исследован процесс рассеяния вихревых пар, являющихся частным случаем двумерных темных солитонов, на одиночном квантовом вихре в бозе-эйнштейновском конденсате с отталкивающим взаимодействием между атомами. Для этого была развита асимптотическая теория, описывающая динамику таких двумерных солитоноподобных образований в произвольном плавно неоднородном потоке ультрахолодного бозе-газа. В пренебрежении радиационными потерями, связанными с излучением звуковых волн, показано, что парам вихрь-антивихрь можно поставить в соответствие квазичистицы и описать их поведение каноническими уравнениями Гамильтона. Для данных уравнений найдены интегралы движения, используя которые можно классифицировать различные режимы рассеяния вихревых пар на одиночном квантовом вихре. Теоретические построения подтверждены численными расчетами, выполненными непосредственно в рамках уравнения Гросса-Питаевского. Предложен способ, позволяющий оценить радиационные потери при столкновении солитоноподобного образования с фазовой сингулярностью. С помощью прямого численного моделирования показано, что при определенных условиях взаимодействие вихревых пар с ядром одиночного квантового вихря сопровождается достаточно интенсивным излучением звуковых волн, из-за чего нарушаются условия применимости развитой асимптотической теории. В частности, на конкретном примере наглядно продемонстрировано, как радиационные потери приводят к трансформации пары вихрь-антивихрь в безвихревой двумерный темный солитон, т.е. к аннигиляции фазовых сингулярностей.