論文の概要: Phase Diagram and dynamical phases of self organization of a Bose--Einstein condensate in a transversely pumped red-detuned cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.03445v1
• Date: Wed, 03 Sep 2025 16:12:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 21:40:46.591046
• Title: Phase Diagram and dynamical phases of self organization of a Bose--Einstein condensate in a transversely pumped red-detuned cavity
• Title（参考訳）: ボース-アインシュタイン凝縮体の逆ポンプ型赤調空洞における自己組織相図と動的相
• Authors: Julian Mayr, Maria Laura Staffini, Simon B. Jäger, Corinna Kollath, Jonathan Keeling,
• Abstract要約: 単モード光共振器に結合した横励起原子ボース・アインシュタイン凝縮体について検討した。 実験と理論的な研究により、この設定における超放射状態の形成が示されている。 我々は、全ての関連する原子運動量状態と空洞場を含む系の平均場解析を行う。
• 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 study a transversely pumped atomic Bose--Einstein Condensate coupled to a single-mode optical cavity, where effective atom--atom interactions are mediated by pump and cavity photons. A number of experiments and theoretical works have shown the formation of a superradiant state in this setup, where interference of pump and cavity light leads to an optical lattice in which atoms self-consistently organize. This self-organization has been extensively studied using the approximate Dicke model (truncating to two momentum states), as well as through numerical Gross--Pitaevskii simulations in one and two dimensions. Here, we perform a full mean-field analysis of the system, including all relevant atomic momentum states and the cavity field. We map out the steady-state phase diagram vs pump strength and cavity detuning, and provide an in-depth understanding of the instabilities that are linked to the emergence of spatio-temporal patterns. We find and describe parameter regimes where mean-field predicts bistability, regimes where the dynamics form chaotic trajectories, instabilities caused by resonances between normal mode excitations, and states with atomic dynamics but vanishing cavity field.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 原子-原子間相互作用がポンプとキャビティ光子によって媒介される単一モード光キャビティに結合した, 横向きに励起された原子ボース-アインシュタイン凝縮体について検討した。 多くの実験と理論的な研究が、ポンプとキャビティの光の干渉によって、原子が自己整合的に組織される光学格子に繋がる超放射状態の形成を示している。 この自己組織化は1次元と2次元の数値グロス-ピタエフスキーシミュレーションと同様に、近似ディックモデル(2つの運動量状態に遷移する)を用いて広範囲に研究されている。 ここでは、すべての関連する原子運動量状態と空洞場を含む系の平均場解析を行う。 定常相図とポンプ強度とキャビティデチューニングを比較し,時空間パターンの出現と関連する不安定性の詳細な理解を提供する。 平均場が不安定性を予測するパラメータ状態,カオス軌道を形成する状態,正常モード励起の共鳴に起因する不安定性,原子動力学を持つ状態,そして空洞場を消滅させる状態などを見いだして記述する。

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