論文の概要: Cooling dynamics of a free ion in a Bose-Einstein condensate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.05347v1
- Date: Mon, 8 Apr 2024 09:33:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-09 14:54:22.269180
- Title: Cooling dynamics of a free ion in a Bose-Einstein condensate
- Title（参考訳）: ボース・アインシュタイン凝縮体における自由イオンの冷却ダイナミクス
- Authors: Lorenzo Oghittu, Juliette Simonet, Philipp Wessels-Staarmann, Markus Drescher, Klaus Sengstock, Ludwig Mathey, Antonio Negretti,
- Abstract要約: ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)を初期運動量を与えた後に移動するイオンのダイナミクスについて検討する。
ボゾン浴との相互作用は, 運動エネルギーと速度の期待値を下げることにより, イオンの冷却とピンニングを可能にすることがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate the dynamics of an ion moving through a homogeneous Bose-Einstein condensate (BEC) after an initial momentum is imparted. For this, we derive a master equation in the weak-coupling limit and Lamb-Dicke approximation for the reduced density matrix of the ion. We study the time evolution of the ion's kinetic energy and observe that its expectation value, identified as the ion temperature $T_\mathrm{ion}$, is reduced by several orders of magnitude in a time on the order of microseconds for a condensate density in the experimentally relevant range between $10^{13}\,\mathrm{cm}^{-3}$ and $10^{14}\,\mathrm{cm}^{-3}$. We characterize this behavior by defining the duration at half maximum as the time required by $T_\mathrm{ion}$ to reach half of its initial value, and study its dependence on the system parameters. Similarly, we find that the expectation value of the ion's momentum operator is reduced by nine orders of magnitude on the same timescale, making the ion's position converge to a final value. Based on these results, we conclude that the interaction with the bosonic bath allows for cooling and pinning of the ion by decreasing the expectation value of its kinetic energy and velocity, which constitutes a result of direct relevance for current atom-ion experiments.
- Abstract（参考訳）: 初期運動量を与えたBose-Einstein Condensate (BEC) を通過するイオンのダイナミクスについて検討する。
このために、イオンの還元密度行列に対する弱結合極限とラム・ディッケ近似のマスター方程式を導出する。
イオンの運動エネルギーの時間進化について検討し,その期待値であるイオン温度$T_\mathrm{ion}$は,10^{13}\,\mathrm{cm}^{-3}$と10^{14}\,\mathrm{cm}^{-3}$の間において,縮合密度のマイクロ秒のオーダーで数桁減少することを示した。
我々は、この挙動を、初期値の半分に達するのに$T_\mathrm{ion}$で必要とされる時間として半最大で定義し、システムパラメータへの依存性を研究することで特徴づける。
同様に、イオンの運動量演算子の期待値は、同じ時間スケールで9桁のスケールで減少し、イオンの位置が最終値に収束する。
これらの結果から, ホウ素浴との相互作用により, 運動エネルギーと速度の期待値を減少させることで, イオンの冷却とピンニングが可能であり, 現行の原子-イオン実験の直接的妥当性が示唆された。
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