論文の概要: A unified theory of strong coupling Bose polarons: From repulsive
polarons to non-Gaussian many-body bound states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.00835v2
- Date: Sat, 13 May 2023 15:37:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-16 20:43:36.008809
- Title: A unified theory of strong coupling Bose polarons: From repulsive
polarons to non-Gaussian many-body bound states
- Title（参考訳）: 強結合ボースポーラロンの統一理論:反発ポーラロンから非ガウス多体バウンド状態へ
- Authors: Nader Mostaan, Nathan Goldman, Fabian Grusdt
- Abstract要約: ボソン-ボソン相互作用による不純物誘起不安定性と安定化の相互作用が, 準安定多体境界状態の離散的集合をもたらすことを示す。
この研究は、フェシュバッハ共鳴の反発側における魅力的で反発的なボースポーラロンの統一理論を提供する。
- 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: We address the Bose polaron problem of a mobile impurity interacting strongly
with a host Bose-Einstein condensate (BEC) through a Feshbach resonance. On the
repulsive side at strong couplings, theoretical approaches predict two distinct
polaron branches corresponding to attractive and repulsive polarons, but it
remains unclear how the two are related. This is partly due to the challenges
resulting from a competition of strongly attractive (destabilizing)
impurity-boson interactions with weakly repulsive (stabilizing) boson-boson
interactions, whose interplay is difficult to describe with contemporary
theoretical methods. Here we develop a powerful variational framework that
combines Gaussian correlations among impurity-boson scattering states,
including up to an infinite number of bosonic excitations, with exact
non-Gaussian correlations among bosons occupying an impurity-boson bound state.
This variational scheme enables a full treatment of strong nonlinearities
arising in the Feshbach molecule on the repulsive side of the resonance. Within
this framework, we demonstrate that the interplay of impurity-induced
instability and stabilization by repulsive boson-boson interactions results in
a discrete set of metastable many-body bound states at intermediate energies
between the attractive and repulsive polaron branches. These states exhibit
strong quantum statistical characteristics in the form of non-Gaussian quantum
correlations, requiring non-perturbative beyond mean-field treatments for their
characterization. Furthermore, these many-body bound states have sizable
molecular spectral weights, accessible via molecular spectroscopy techniques.
This work provides a unified theory of attractive and repulsive Bose polarons
on the repulsive side of the Feshbach resonance.
- Abstract（参考訳）: 我々は、フェシュバッハ共鳴を通じて、ホストボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)と強く相互作用する移動不純物のボースポーラロン問題に対処する。
強い結合における反発側では、理論的なアプローチは2つの異なるポラロン分岐を誘引性および反発性ポラロンに対応させて予測するが、この2つがどのように関連しているかは定かではない。
これは、弱い反発的(安定)ボソン・ボソン相互作用と強い魅力(不安定)な不純物・ボソン相互作用の競合によるものであり、その相互作用は現代の理論手法では説明が難しい。
ここでは、無限個のボソニック励起を含む不純物-ボソン散乱状態間のガウス相関と、不純物-ボソン結合状態を占めるボソン間の正確な非ガウス相関を結合する強力な変分フレームワークを開発する。
この変分スキームは、共鳴の反発側でフェシュバッハ分子に生じる強い非線形性の完全な処理を可能にする。
この枠組みでは,不純物誘起不安定性とボソン-ボソン相互作用による安定化の相互作用が,誘電体と反発性ポラロンの中間エネルギーにおける準安定多体結合状態の離散的集合をもたらすことを示した。
これらの状態は非ガウス量子相関の形で強い量子統計特性を示し、その特徴づけには平均場以外の摂動性を必要とする。
さらに、これらの多体結合状態は分子スペクトル重みを持ち、分子分光法技術によってアクセス可能である。
この研究は、フェシュバッハ共鳴の反発側における魅力的で反発的なボースポーラロンの統一理論を提供する。
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