論文の概要: Velocity correlations of vortices and rarefaction pulses in compressible planar quantum fluids
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.08930v2
- Date: Mon, 18 Aug 2025 09:49:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-19 14:49:09.805398
- Title: Velocity correlations of vortices and rarefaction pulses in compressible planar quantum fluids
- Title（参考訳）: 圧縮型平面量子流体における渦と希土類パルスの速度相関
- Authors: Ashton S. Bradley, Nils A. Krause,
- Abstract要約: 圧縮可能な量子流体における2点速度相関を計算するための枠組みを提案する。
超流動励起の2つの重要なクラス、渦と希薄パルスに焦点をあてる。
- 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 present a quantitative analytical framework for calculating two-point velocity correlations in compressible quantum fluids, focusing on two key classes of superfluid excitations: vortices and rarefaction pulses. We employ two complementary approaches. First, we introduce a new ansatz for vortex cores in planar quantum fluids that enhances analytic integrability. This ansatz yields closed-form expressions for power spectra and velocity correlations for general vortex distributions. Using it, we identify distinct signatures of short- and long-range velocity correlations corresponding to vortex dipoles and vortex pairs, respectively. Second, we analyze the fast rarefaction pulse regime of the Jones-Roberts soliton. By applying the asymptotic high-velocity wavefunction, we derive analytic expressions for the velocity power spectrum and correlation function, capturing the soliton characteristic length scale. We validate our analytical results for the homogeneous system against numerical treatment of a large trapped system, finding close quantitative agreement. Our findings provide the first analytic treatment of velocity correlations for Jones-Roberts solitons in quantum fluids of light [M. Baker-Rasooli et al., Physical Review Letters, 134, 233401 (2025)], and establish a foundation for characterizing vortices and solitons in compressible quantum fluids.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 圧縮性量子流体中の2点速度相関を計算するための定量的解析フレームワークを提案する。
我々は2つの補完的なアプローチを採用する。
まず、平面量子流体の渦コアに対する新しいアンザッツを導入し、解析積分性を向上させる。
このアンザッツは、パワースペクトルの閉形式表現と一般渦分布の速度相関をもたらす。
これを用いて, 渦双極子と渦対に対応する短距離速度相関の異なる符号をそれぞれ同定した。
第2に,ジョーンズ・ロバーツ・ソリトンの急速希薄パルス状態を分析する。
漸近高速度波動関数を適用することにより、速度パワースペクトルと相関関数の解析式を導出し、ソリトン特性長スケールを捕捉する。
我々は,同種システムに対する解析結果を,大規模トラップシステムの数値処理に対して検証し,定量的な一致を見いだした。
光の量子流体におけるジョーンズ・ロバートス・ソリトン (M. Baker-Rasooli et al , Physical Review Letters, 134, 233401 (2025)) の速度相関を初めて解析し, 圧縮可能な量子流体における渦とソリトンを特徴づける基盤を確立した。
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