論文の概要: Impurities in a trapped 1D Bose gas of arbitrary interaction strength: localization-delocalization transition and absence of self-localization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.11549v1
- Date: Wed, 21 Aug 2024 11:56:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-22 17:17:15.202822
- Title: Impurities in a trapped 1D Bose gas of arbitrary interaction strength: localization-delocalization transition and absence of self-localization
- Title（参考訳）: 任意の相互作用強度を持つ1次元ボースガス中の不純物:局在-非局在化遷移と自己局在の欠如
- Authors: Dennis Breu, Eric Vidal Marcos, Martin Will, Michael Fleischhauer,
- Abstract要約: 不純物-ボソン相関は弱いボソン-ボソン相互作用の極限においても重要である。
任意の相互作用強度に対する重い不純物によって形成される単一ポラロンのエネルギーを計算する。
ボルン・オッペンハイマー近似におけるポラロン-ポラロン相互作用ポテンシャルを数値的に決定する。
- 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 discuss impurities in a trapped one-dimensional Bose gas with arbitrary boson-boson and boson-impurity interactions. To fully account for quantum effects, in particular in the regime of strong boson-boson interactions, we employ numerical simulations based on the density-matrix renormalization group (DMRG) and analytic approximations exploiting the mapping to weakly interacting fermions. Mobile impurities in a box potential undergo a phase transition between a delocalized state and a solution localized at one of the potential edges upon increasing the impurity-boson interaction. While a mean-field ansatz based on coupled Gross-Pitaevski -- Schr\"odinger equations gives reasonable predictions of this transition, it also predicts the existence of a self-localized polaron solution, which we show to be an artifact of the underlying decoupling approximation. This demonstrates that impurity-boson correlations are important even in the limit of weak boson-boson interactions, where mean-field approaches are expected to work well. Furthermore we calculate the energy of a single polaron formed by a heavy impurity for arbitrary interaction strengths and give analytical approximations for large but finite boson-boson couplings. Finally we numerically determine the polaron-polaron interaction potential in Born-Oppenheimer approximation, which in the Tonks gas limit is oscillatory due to Friedel oscillations in the Bose gas.
- Abstract（参考訳）: 我々は、任意のボソン-ボソン相互作用とボソン-不純物相互作用を持つ1次元ボース気体中の不純物について議論する。
特に強いボソン-ボソン相互作用の過程において、量子効果を完全に説明するために、密度行列再正規化群(DMRG)と弱相互作用するフェルミオンへのマッピングを利用した解析近似に基づく数値シミュレーションを用いる。
箱電位中の移動不純物は、不純物-ボソン相互作用の増加に伴って、非局在状態と電位エッジの1つに局在した溶液の相転移を受ける。
Gross-Pitaevski -- Schr\"odinger 方程式を結合した平均場アンサッツは、この遷移の合理的な予測を与えるが、自己局在されたポーラロン解の存在も予測する。
このことは、平均場アプローチがうまく機能することを期待する弱いボソン-ボソン相互作用の極限においても、不純物-ボソン相関が重要であることを示している。
さらに、任意の相互作用強度に対して重い不純物によって形成される単一ポラロンのエネルギーを計算し、大きなが有限なボソン-ボソン結合に対して解析的近似を与える。
最後に,ボルン・オッペンハイマー近似におけるポラロン-ポーラロン相互作用ポテンシャルを数値的に決定する。
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