arXiv:1702.06020 · East European Journal of Physics
DYNAMICS OF BOSE-EINSTEIN CONDENSATE WITH ACCOUNT OF PAIR CORRELATIONS
Yu. M. Poluéktov, A. M. Arslanaliev
Abstract
It is shown that for the system of Bose particles it can be obtained the chain of equations for the quasiaverages of the products of field operators, being similar to the Bogolyubov-Born-Green-Kirkwood-Yvon chain in the theory of classical gases.For the case when it is sufficient to confine ourselves to taking account of the quasiaverages of only one field operator and the products of two field operators, the closed system of dynamic equations for Bose-Einstein condensate at zero temperature is obtained which accounts for the one-particle condensate and pair correlations.A spatially homogeneous state in the absence of the external field is considered and the spectrum of small oscillations of the condensate in this case with account of pair correlations is explored.It is shown that the spectrum of collective excitations has two branches: the sound wave branch and the branch with an energy gap at zero momentum.The first of the branches approaches the Bogolyubov spectrum at low momenta, and the second branch -at large momenta.It is discussed the possibility of existence of the quasiparticle excitations with an energy gap in the superfluid helium in connection with the experiment on the absorption of microwave radiation.KEY WORDS: Bose-Einstein condensate, anomalous and normal averages, pair correlations, sound branch of elementary excitations, elementary excitations with energy gap61108, вул.Академічна, 1, Харків, Україна 2 Харківський національний університет ім.В.Н.Каразіна пл.Свободи, 4, м.Харків, 61022, Україна Показано, що в системі бозе-частинок для квазісередніх від добутків польових операторів може бути отримано ланцюжок рівнянь, аналогічний ланцюжку Боголюбова-Борна-Гріна-Кірквуда-Івона в теорії класичних газів.Для випадку, коли досить обмежитися урахуванням тільки квазісередніх від одного польового оператора і добутків двох операторів, отримано замкнуту систему динамічних рівнянь для бозе-ейнштейнівського конденсату при нульовій температурі, яка враховує одночастинковий конденсат і парні кореляції.Розглянуто просторово-однорідний стан при відсутності зовнішнього поля і досліджений спектр малих коливань конденсату в цьому випадку при урахуванні парних кореляцій.Показано, що спектр колективних збуджень має дві гілки, звукову і гілку з енергетичної щілиною при нульовому імпульсі.Перша з гілок наближається до боголюбовського спектру при малих імпульсах, а друга -при великих.Обговорюється можливість існування квазічастинкових збуджень з енергетичної щілиною у надплинному гелії у зв'язку з експериментом по поглинанню НВЧ випромінювання.КЛЮЧОВІ СЛОВА: бозе-ейнштейнівський конденсат, аномальні і нормальні середні, парні кореляції, звукова гілка елементарних збуджень, елементарні збудження з енергетичною щілиноюпл. Свободы, 4, г.Харьков, 61022, Украина Показано, что в системе бозе-частиц для квазисредних от произведений полевых операторов может быть получена цепочка уравнений, аналогичная цепочке Боголюбова-Борна-Грина-Кирквуда-Ивона в теории классических газов.Для случая, когда достаточно ограничиться учетом только квазисредних от одного полевого оператора и произведений двух операторов, получена замкнутая система динамических уравнений для бозе-эйнштейновского конденсата при нулевой температуре, учитывающая одночастичный конденсат и парные корреляции.Рассмотрено пространственно-однородное состояние в отсутствие внешнего поля и исследован спектр малых колебаний конденсата в этом случае при учете парных корреляций.Показано, что спектр коллективных возбуждений имеет две ветви, звуковую и ветвь с энергетической щелью при нулевом импульсе.Первая из ветвей приближается к боголюбовскому спектру при малых импульсах, а вторая -при больших.Обсуждается возможность существования квазичастичных возбуждений с энергетической щелью в сверхтекучем гелии в связи с экспериментом по поглощению СВЧ излучения.