Вісник Львівського університету. Серія фізична 61 (2024) с. 3-14
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.61.2024.3

Властивості домішки в квазіодновимірному бозе-газі в границі унітарності

А. Ніколаєва, В. Пастухов

У роботі вивчаються властивості домішкового атома, зануреного в бозе-середовище з сильною короткодіючою взаємодією між частинками. Припускається, що початково тривимірна система <<бозе-газ+домішка>> була приготована в границі, коли бозон-бозонна довжина s-розсіювання розбігається, а потім поміщена в квазідвовимірну гармонічну пастку. Вважаючи, що характеристична частота цього ізотропного потенціалу є достатньо великою, ми розрахували, в наближенні локальної густини, параметри спектра домішкового атома для всіх значень костанти точкової бозон-домішкової взаємодії.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Rath S. P. Field-theoretical study of the Bose polaron / S. P. Rath and R. Schmidt // Phys. Rev. A -- 2013. -- Vol. 88. -- P. 053632. doi: 10.1103/PhysRevA.88.053632.
  2. Li W. Variational study of polarons in Bose-Einstein condensates / W. Li and S. Das Sarma // Phys. Rev. A -- 2014. -- Vol. 90. -- P. 013618. doi: 10.1103/PhysRevA.90.013618.
  3. Pe\ na Ardila L. A. Impurity in a Bose-Einstein condensate: Study of the attractive and repulsive branch using quantum Monte Carlo methods / L. A. Pe\ na Ardila and S. Giorgini // Phys. Rev. A -- 2015. -- Vol. 92. -- P. 033612. doi: 10.1103/PhysRevA.92.033612.
  4. Grusdt F. All-coupling theory for the Fr\:ohlich polaron/ F. Grusdt // Phys. Rev. B -- 2016. -- Vol. 93. -- P. 144302. doi: 10.1103/PhysRevB.93.144302.
  5. Levinsen J. Finite-temperature behavior of the Bose polaron / J. Levinsen, M. M. Parish, R. S. Christensen, J. J. Arlt, G. M. Bruun // Phys. Rev. A -- 2017. -- Vol. 96. -- P. 063622. doi: 10.1103/PhysRevA.96.063622.
  6. Parisi L. Quantum Monte Carlo study of the Bose-polaron problem in a one-dimensional gas with contact interactions/ L. Parisi and S. Giorgini // Phys. Rev. A -- 2017. -- Vol. 95. -- P. 023619. doi: 10.1103/PhysRevA.95.023619.
  7. Guenther N.-E. Bose polarons at finite temperature and strong coupling / \mbox{N.-E. Guenther}, P. Massignan, M. Lewenstein, G. M. Bruun // Phys. Rev. Lett. -- 2018. -- Vol. 120. -- P. 050405. doi: 10.1103/PhysRevLett.120.050405.
  8. Drescher M. Real-space dynamics of attractive and repulsive polarons in Bose-Einstein condensates / M. Drescher, M. Salmhofer, and T. Enss // Phys. Rev. A -- 2019. -- Vol. 99. -- P. 023601. doi: 10.1103/PhysRevA.99.023601.
  9. Jager J. Strong-coupling Bose polarons in one dimension: Condensate \mbox{deformation} and modified Bogoliubov phonons / J. Jager, R. Barnett, M. Will, M. Fleischhauer // Phys. Rev. Research -- 2020. -- Vol. 2. -- P. 033142. doi: 10.1103/PhysRevResearch.2.033142.
  10. Brauneis F. Impurities in a one-dimensional Bose gas: the flow equation approach / F. Brauneis, H.-W. Hammer, M. Lemeshko, A. G. Volosniev // SciPost Phys. -- 2021. -- Vol. 11. -- P. 008. doi: 10.21468/SciPostPhys.11.1.008.
  11. Isaule F. Renormalization-group study of Bose polarons / F. Isaule, I. Morera, P. Massignan, and B. Juli\'a-D{\'\i}az // Phys. Rev. A -- 2021. -- Vol. 104. -- P. 023317. doi: 10.1103/PhysRevA.104.023317.
  12. Schmidt R. Self-stabilized Bose polarons / R. Schmidt, T. Enss // SciPost Phys. -- 2022. -- Vol. 13. -- P. 054. doi: 10.21468/SciPostPhys.13.3.054.
  13. Christianen A. Phase diagram for strong-coupling Bose polarons / A. Christianen, J. I. Cirac, R. Schmidt // SciPost Phys. -- 2024. -- Vol. 16. -- P. 067. doi: 10.21468/SciPostPhys.16.3.067.
  14. Spethmann N. Dynamics of single neutral impurity atoms immersed in an ultracold gas / N. Spethmann, F. Kinderman, S. John, C. Weber, D. Meschede, and A. Widera // Phys. Rev. Lett. -- 2012. -- Vol. 109. -- P. 235301. doi: 10.1103/PhysRevLett.109.235301.
  15. Berninger M. Universality of the three-body parameter for Efimov states in ultracold cesium / M. Berninger, A. Zenesini, B. Huang, W. Harm, H.-C. Nagerl, F. Ferlaino, R. Grimm, P. S. Julienne, and J. M. Hutson // Phys. Rev. Lett. -- 2011. -- Vol. 107. -- P. 120401. doi: 10.1103/PhysRevLett.107.120401.
  16. Catani J. Quantum dynamics of impurities in a one-dimensional Bose gas / J. Catani, G. Lamporesi, D. Naik, M. Gring, M. Inguscio, F. Minardi, \mbox{A. Kantian} and T. Giamarchi // Phys. Rev. A -- 2012. -- Vol. 85. -- P. 023623. doi: 10.1103/PhysRevA.85.023623.
  17. J{\o}rgensen N. B. Observation of attractive and repulsive polarons in a Bose-Einstein condensate / N. B. J{\o}rgensen, L. Wacker, K. T. Skalmstang, M. M. Parish, \mbox{J. Levinsen}, R. S. Christensen, G. M. Bruun and J. J. Arlt // Phys. Rev. Lett. -- 2016. -- Vol. 117. -- P. 055302. doi: 10.1103/PhysRevLett.117.055302.
  18. Hu M.-G. Bose Polarons in the strongly interacting regime / M.-G. Hu, M. J. Van de Graaff, D. Kedar, J. P. Corson, E. A. Cornell and D. S. Jin // Phys. Rev. Lett. -- 2016. -- Vol. 117. -- P. 055301. doi: 10.1103/PhysRevLett.117.055301.
  19. Volosniev A. G. Analytical approach to the Bose-polaron problem in one dimension / A. G. Volosniev, H.-W. Hammer // Phys. Rev. A -- 2017. -- Vol. 96. -- P. 031601(R). doi: 10.1103/PhysRevA.96.031601.
  20. Pastukhov V. Mean-field properties of impurity in Bose gas with three-body forces / V. Pastukhov // Phys. Lett. A -- 2019. -- Vol. 383. -- P. 2610. doi: 10.1016/j.physleta.2019.05.018.
  21. Panochko G. Mean-field construction for spectrum of one-dimensional Bose polaron / G. Panochko, V. Pastukhov // Ann. Phys. -- 2019. -- Vol. 409. -- P. 167933. doi: 10.1016/j.aop.2019.167933.
  22. Hryhorchak O. Mean-field study of repulsive 2D and 3D Bose polarons / O. Hryhorchak, G. Panochko, and V. Pastukhov // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. -- 2020. -- Vol. 53. -- P. 205302. doi: 10.1088/1361-6455/abb3ab.
  23. Massignan P. Universal aspects of a strongly interacting impurity in a dilute Bose condensate / P. Massignan, N. Yegovtsev, and V. Gurarie // Phys. Rev. Lett. -- 2021. -- Vol. 126. -- P. 123403. doi: 10.1103/PhysRevLett.126.123403.
  24. Panochko G. Impurity self-energy in the strongly-correlated Bose systems / G. Panochko, V. Pastukhov, I. Vakarchuk // Int. J. Mod. Phys. B -- 2018. -- Vol. 32. -- P. 1850053. doi: 10.1142/S0217979218500534.
  25. Chevy F. Strongly correlated Bose gases / F. Chevy and C. Salomon // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. -- 2016. -- Vol. 49. -- P. 192001. doi: 10.1088/0953-4075/49/19/192001.
  26. Navon N. Dynamics and thermodynamics of the low-temperature strongly interacting Bose gas / N. Navon, S. Piatecki, K. G\"unter, B. Rem, T. C. Nguyen, F. Chevy, W. Krauth, and C. Salomon // Phys. Rev. Lett. -- 2011. -- Vol. 107. -- P. 135301. doi: 10.1103/PhysRevLett.107.135301.
  27. Hryhorchak O. Impurity in a three-dimensional unitary Bose gas / O. Hryhorchak, G. Panochko, V. Pastukhov // Phys. Lett. A -- 2020. -- Vol. 384. -- P. 126934. doi: 10.1016/j.physleta.2020.126934.
  28. Lee T. D. The motion of slow electrons in a polar crystal / T. D. Lee, F. E. Low, and D. Pines // Phys. Rev. -- 1953. -- Vol. 90. -- P. 297. doi: 10.1103/PhysRev.90.297.
  29. Rossi M. Monte Carlo simulations of the unitary Bose gas / M. Rossi, L. Salasnich, F. Ancilotto, and F. Toigo // Phys. Rev. A -- 2014. -- Vol. 89. -- P. 041602(R). doi: 10.1103/PhysRevA.89.041602.
  30. Petrov D. S. Quantum mechanical stabilization of a collapsing Bose-Bose \mbox{mixture} / D. S. Petrov // Phys. Rev. Lett. -- 2015. -- Vol. 115. -- P. 155302. doi: 10.1103/PhysRevLett.115.155302.