論文の概要: Spectral analysis for compressible quantum fluids
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.04012v3
- Date: Tue, 11 Oct 2022 01:01:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-05 07:31:03.602390
- Title: Spectral analysis for compressible quantum fluids
- Title（参考訳）: 圧縮性量子流体のスペクトル解析
- Authors: Ashton S. Bradley, R. Kishor Kumar, Sukla Pal, Xiaoquan Yu
- Abstract要約: 我々は、$U(1)$対称性を破る量子流体の形式的および数値的なスペクトル分析を開発する。
本分析は, 圧縮性量子流体中の速度場のスペクトル解析に対する標準的アプローチに基づく。
閉じ込められたボース・アインシュタイン凝縮体の中心渦は、赤外線と紫外線の両方にスペクトルの特徴を持つ分析的に抽出可能な例を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Turbulent fluid dynamics typically involves excitations on many different
length scales. Classical incompressible fluids can be cleanly represented in
Fourier space enabling spectral analysis of energy cascades and other
turbulence phenomena. In quantum fluids, additional phase information and
singular behaviour near vortex cores thwarts the direct extension of standard
spectral techniques. We develop a formal and numerical spectral analysis for
$U(1)$ symmetry-breaking quantum fluids suitable for analyzing turbulent flows,
with specific application to the Gross-Pitaevskii fluid. Our analysis builds
naturally on the canonical approach to spectral analysis of velocity fields in
compressible quantum fluids, and establishes a clear correspondence between
energy spectral densities, power spectral densities, and autocorrelation
functions, applicable to energy residing in velocity, quantum pressure,
interaction, and potential energy of the fluid. Our formulation includes all
quantum phase information and also enables arbitrary resolution spectral
analysis, a valuable feature for numerical analysis. A central vortex in a
trapped planar Bose-Einstein condensate provides an analytically tractable
example with spectral features of interest in both the infrared and ultraviolet
regimes. Sampled distributions modelling the dipole gas, plasma, and clustered
regimes exhibit velocity correlation length increasing with vortex energy,
consistent with known qualitative behaviour across the vortex clustering
transition. The spectral analysis of compressible quantum fluids presented here
offers a rigorous tool for analysing quantum features of superfluid turbulence
in atomic or polariton condensates.
- Abstract（参考訳）: 乱流流体力学は通常、様々な長さスケールでの励起を伴う。
古典的な非圧縮性流体は、エネルギーカスケードやその他の乱流現象のスペクトル解析を可能にするフーリエ空間でクリーンに表現することができる。
量子流体では、追加の位相情報と渦中心付近の特異な振る舞いが標準スペクトル法の直接拡張を妨げる。
乱流解析に適したu(1)$対称性破断量子流体の形式的および数値的スペクトル解析法を開発し,グロスピタエフスキー流体への応用について検討した。
本解析は, 圧縮性量子流体中の速度場のスペクトル解析に対する標準的アプローチを自然に基礎とし, エネルギースペクトル密度, パワースペクトル密度, 自己相関関数の明確な対応を確立し, 速度, 量子圧力, 相互作用および流体のポテンシャルエネルギーに適用する。
我々の定式化は全ての量子位相情報を含み、任意の分解能スペクトル分析を可能にする。
閉じ込められた平面のボース・アインシュタイン凝縮体の中心渦は、赤外線と紫外線の両方にスペクトルの特徴を持つ分析的に抽出可能な例を提供する。
双極子ガス、プラズマ、クラスター化されたレジームをモデル化したサンプル分布は、渦エネルギーとともに増加する速度相関長を示し、渦のクラスタリング遷移における既知の定性的挙動と一致する。
ここで示した圧縮性量子流体のスペクトル解析は、原子またはポラリトン凝縮中の超流動乱流の量子特性を分析するための厳密なツールを提供する。
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