論文の概要: Pattern formation in driven condensates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.05576v1
- Date: Fri, 09 Jan 2026 06:49:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-12 17:41:49.875335
- Title: Pattern formation in driven condensates
- Title（参考訳）: 駆動凝縮体におけるパターン形成
- Authors: Kiryang Kwon, Jae-yoon Choi,
- Abstract要約: 均質媒質から自発的なパターン形成は、古典力学系における流体力学的不安定性のよく理解された例の1つである。
原子ガスのBECは超流動性のような多体量子現象を研究するのに理想的なプラットフォームである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Spontaneous pattern formation out of homogeneous media is one of the well-understood examples of hydrodynamic instabilities in classical systems, which naturally leads to the question of its manifestation in quantum fluids. Bose-Einstein condensates (BECs) of atomic gases have been an ideal platform for studying many-body quantum phenomena, such as superfluidity, and simultaneously providing an opportunity to broaden our understanding of classical hydrodynamics into quantum systems. In this review, we introduce a range of experimental studies on the pattern formation in quantum fluids of atomic gases under external driving, including Faraday waves in one and two dimensions, surface patterns, and counterflow instabilities in a mixture of superfluids. The pattern formation in the quantum system can be understood through the parametric amplification process, where an unstable dynamical mode can be exponentially amplified, similar to classical systems. Remarkably, the governing equations for surface excitations of trapped BECs can be mathematically equivalent to those of shallow water, indicating a universal description of the hydrodynamic instability across classical and quantum domains. However, the condensates, as superfluids, also possess fundamental quantum characteristics, such as quantized vorticity and a distinct dissipation channel. These unique features showcase many-body fragmentation under strong modulation and the generation of vortices in the nonlinear regime, which could offer a pathway to the study of quantum turbulence. Furthermore, the coexistence of long-range phase coherence and density modulation in driven condensates could provide unexplored features, such as those seen in supersolid-like sound modes, within nonequilibrium settings.
- Abstract（参考訳）: 均質媒質からの自発的なパターン形成は、古典力学系における流体不安定性のよく理解された例の1つであり、量子流体におけるその顕在化の問題を自然に引き起こす。
ボース=アインシュタイン凝縮体(BEC)は超流動性などの多体量子現象を研究する上で理想的なプラットフォームであり、同時に古典的流体力学の量子系への理解を広げる機会となった。
本稿では, ファラデー波の1次元および2次元, 表面パターン, 対向流不安定性の混合を含む, 外部駆動下での原子ガスの量子流体におけるパターン形成に関する実験結果を紹介する。
量子系におけるパターン形成は、古典系と同様、不安定な力学モードを指数関数的に増幅するパラメトリック増幅過程を通して理解することができる。
注目すべきことに、閉じ込められたBECの表面励起の制御方程式は、数学的に浅い水のものと等価であり、古典的および量子的領域における流体力学的不安定性の普遍的な記述を示している。
しかし、凝縮体は超流動として、量子化された渦性や異なる散逸チャネルのような基本的な量子特性を持つ。
これらの特異な特徴は、強い変調の下で多体の断片化と非線形状態における渦の発生を示し、量子乱流の研究の道筋を提供する。
さらに、駆動凝縮体における長距離位相コヒーレンスと密度変調の共存は、非平衡条件下で超固体的な音響モードで見られるような、探索されていない特徴を与える可能性がある。
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