Bose-Einstein condensation in 87Rb: characterization of the Brazilian experiment

Henn, E. A. L.; Seman, J. A.; Seco, G.B.; Olímpio, E. P.; Castilho, P. C. M.; Roati, G.; Magalhães, Daniel Varela; Magalhães, K. M. F.; Bagnato, V. S.

doi:10.1590/s0103-97332008000200012

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“…The experimental setup and the vortex excitation procedure are described in detail elsewhere [3,9]. Briefly, we use a 87 Rb BEC with 1 × 10 5 atoms held in a cigar shaped magnetic trap with frequencies ω z = 2π × 23 and ω r = 2π × 207 Hz.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Three-vortex configurations in trapped Bose-Einstein condensates

Seman¹,

Henn²,

Haque

et al. 2010

Phys. Rev. A

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We report on the creation of three-vortex clusters in a 87 Rb Bose-Einstein condensate by oscillatory excitation of the condensate. This procedure can create vortices of both circulation, so that we are able to create several types of vortex clusters using the same mechanism. The three-vortex configurations are dominated by two types, namely, an equilateral-triangle arrangement and a linear arrangement. We interpret these most stable configurations respectively as three vortices with the same circulation, and as a vortex-antivortex-vortex cluster. The linear configurations are very likely the first experimental signatures of predicted stationary vortex clusters.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Three-vortex configurations in trapped Bose-Einstein condensates

Seman¹,

Henn²,

Haque

et al. 2010

Phys. Rev. A

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“…Therefore in this chapter I intend to only briefly discuss our experimental setup, since it has been abundantly described in E. Henn's Ph.D. thesis (51), articles (72,73) and master theses (74,75). J. Seman's Ph.D. thesis (52) also provides information on a very similar setup.…”

Section: Experimental Apparatusmentioning

confidence: 99%

Quantum turbulence and thermodynamics on a trapped Bose-Einstein condensate

Shiozaki¹

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In this thesis we have basically studied two aspects of Bose-Einstein condensation (BEC) in trapped dilute gases: (i) superfluidity with the possible onset of quantum turbulence (QT), and (ii) non-uniformity, which suggests the definition of new variables in order to build a global thermodynamic description. Both analyses were performed in a 87 Rb BEC magnetically trapped in a Quadrupole-Ioffe configuration (QUIC) trap. Concerning the first item, vortices and QT were generated by applying an oscillatory excitation formed by a quadrupole magnetic field superimposed onto the QUIC trapping potential. Scanning both the excitation amplitude and its duration allowed us to observe different regimes, particularly one with regular, well-defined vortices and another, where the onset of QT is believed to have occurred. The transition between this two regimes were explained by considering the finite-size characteristic of trapped gases. Additionally, data analyses on three vortex configurations suggested the presence of both vortices and antivortices (opposite circulation sign), and the vortex nucleation mechanism was proposed to be related to a relative motion between the condensate and thermal components, namely a counterflow. As for the second item, the BEC transition in our experiment was characterized in terms of new global thermodynamic variables. A phase diagram was constructed and compared to the superfluid helium phase transition. Finally, we provide preliminary results on the calculation of a global heat capacity, and briefly discuss the advantages of this new approach over the local density approximation alternative, particularly on BEC clouds in the presence of vortices and QT.

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“…21 Desde então, vários experimentos sobre esse estranho comportamento da matéria foram realizados, constituindo-se em uma ativá area de pesquisa da Física de ultra baixas temperaturas [26,29].…”

Section: Bósons Massivos Não Relativísticos Fortemente Degenerados E unclassified

Calores específicos dos gases ideais degenerados

Caruso

Oguri

Silveira

2017

Rev. Bras. Ensino Fís.

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A partir de argumentos baseados no princípio da incerteza de Heisenberg e no princípio de exclusão de Pauli, estimam-se os calores específicos molares dos gases ideais degenerados em baixas temperaturas, com resultados compatíveis com o princípio de Nerst-Planck (a 3-a lei da Termodinâmica).É apresentado, ainda, o fenômeno da condensação de Bose-Einstein com base no comportamento do calor específico de gases de bósons massivos e não relativísticos. Palavras-chave: calor específico, gases degenerados, condensação de Bose-Einstein.From arguments based on Heisenberg's uncertainty principle and Pauli's exclusion principle, the molar specific heats of degenerate ideal gases at low temperatures are estimated, giving rise to values consistent with the Nerst-Planck Principle (third law of Thermodynamics). The Bose-Einstein condensation phenomenon based on the behavior of specific heat of massive and non-relativistic boson gases is also presented. Keywords: specific heat, degenerate gases, Bose-Einstein condensation. IntroduçãoApós um longo tempo de ensino dos fenômenos térmicos em cursos de Física,é fácil perceber a necessidade de uma abordagem que facilite aos alunos a transição da Termodinâmica para a Física Estatística. As dificuldades podem ser percebidas em disciplinas tais como Física Moderna, Estrutura da Matéria e Mecânica Estatística.A abordagem estatístico-probabilística, tanto em seus aspectos formais como conceituais, nãoé do domínio da maioria dos alunos, mesmo daqueles que já superaram o ciclo básico do ensino superior. Por exemplo, muitos estudantes têm dificuldades em compreender a explicação do calor específico dos gases e dos sólidos baseada no princípio da equipartição de energia, pois ainda não sabem utilizar a distribuição de Maxwell-Boltzmann, ou qualquer distribuição de probabilidades, para o cálculo de valores médios. 1 Desta forma, procura-se apresentar um método de se chegar aos resultados conhecidos sem recorrer a conceitos probabilísticos.O calor específico expressa a capacidade de uma substân-cia absorver energia quando excitada por algum agente externo. Quanto maior o número de modos pelos quaisé possível essa absorção maior o calor específico de uma substância. Por esse motivo, o calor específico de um gás monoatômicoé menor do que a de um gás poliatômico, ou de um sólido. * Endereço de correspondência: caruso@cbpf.br. 1 Essa mesma dificuldade, por mais estranha que pareça,é encontrada na Mecânica Quântica, após a interpretação probabilística de Born. Embora para gases monoatômicos os primeiros resultados, baseados no princípio da equipartição da energia, tenham sido satisfatórios, o mesmo não ocorreu para líquidos, sólidos e gases de moléculas mais complexas. A comprovação de que os calores específicos variavam com a temperatura, ao contrário da lei de Dulong-Petit, exigiu a revisão crítica de vários conceitos físicos, levando a modificações profundas, não dos fundamentos da Física Estatística, como se acreditava, mas da própria Mecânica Clássica [5]. Foram as medidas desses calores espec...

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Bose-Einstein condensation in 87Rb: characterization of the Brazilian experiment

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Three-vortex configurations in trapped Bose-Einstein condensates

Three-vortex configurations in trapped Bose-Einstein condensates

Quantum turbulence and thermodynamics on a trapped Bose-Einstein condensate

Calores específicos dos gases ideais degenerados

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