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Sistemas de bosons com interação repulsiva finita: método do campo autoconsistente

Marta Maria Briscese Renatino

Published Dec 16, 1983• 0 citations
Publisher

Abstract

O objetivo deste trabalho é estudar algumas propriedades estáticas de um sistema de bósons a T = Ó, sob a ação de um potencial repulsivo. Consideramos que os pares de partículas estão sujeitos a uma interação repulsiva composta de uma parte constante de valor λ (r < rc) e um comportamento do tipo 1/r (r > rc). Vamos utilizar o método de campo autoconsistente (SCFA), que leva em consideração as correlações de curto alcance através de uma correção de campo local, originando assim um campo efetivo entre as partículas. O fator de estrutura estático S(q) e o potencial efetivo Ψ (q) são determinados por um esquema autoconsistente. A função de correlação dos pares g(r) e o espectro de energia das excitações coletivas do sistema são também calculados a partir do fator de estrutura. Utilizamos como variáveis a densidade do sistema (3/4πro3) e os parâmetros do potencial repulsivo, isto é, sua altura λ e o alcance rc da parte constante. Os resultados obtidos para S(q), g(r) e E(q) para uma razão ro/rc fica e λ variando, indicam o aparecimento de uma maior estruturação no sistema, característica este que se acentua à medida em que o potencial se torna repulsivo. Quando fixamos a altura λ do potencial e variamos a razão ro/rc vemos que no momento em que essa razão cresce, significando portanto uma diminuição de rc para uma densidade fixa, há maior evidência do efeito de estrutura. Os resultados por nós obtidos são comparados com os encontrados através da aproximação das fases aleatórias (RPA). Diferenças significativas são notadas, indicando assim a importância de se levar em conta os efeitos de correlações de curto alcance entre as partículas

DOI
10.11606/d.54.1983.tde-15042015-212103

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Marta Maria Briscese Renatino

O objetivo deste trabalho é estudar algumas propriedades estáticas de um sistema de bósons a T = Ó, sob a ação de um potencial repulsivo. Consideramos que os pares de partículas estão sujeitos a uma interação repulsiva composta de uma parte constante de valor λ (r < rc) e um comportamento do tipo 1/r (r > rc). Vamos utilizar o método de campo autoconsistente (SCFA), que leva em consideração as correlações de curto alcance através de uma correção de campo local, originando assim um campo efetivo entre as partículas. O fator de estrutura estático S(q) e o potencial efetivo Ψ (q) são determinados por um esquema autoconsistente. A função de correlação dos pares g(r) e o espectro de energia das excitações coletivas do sistema são também calculados a partir do fator de estrutura. Utilizamos como variáveis a densidade do sistema (3/4πro3) e os parâmetros do potencial repulsivo, isto é, sua altura λ e o alcance rc da parte constante. Os resultados obtidos para S(q), g(r) e E(q) para uma razão ro/rc fica e λ variando, indicam o aparecimento de uma maior estruturação no sistema, característica este que se acentua à medida em que o potencial se torna repulsivo. Quando fixamos a altura λ do potencial e variamos a razão ro/rc vemos que no momento em que essa razão cresce, significando portanto uma diminuição de rc para uma densidade fixa, há maior evidência do efeito de estrutura. Os resultados por nós obtidos são comparados com os encontrados através da aproximação das fases aleatórias (RPA). Diferenças significativas são notadas, indicando assim a importância de se levar em conta os efeitos de correlações de curto alcance entre as partículas

•Dec 16, 1983•0 citations

Correlations in charged bosons systems.

Álvaro A. Caparica

O gás de Bose carregado foi estudado em duas e três dimensões, sendo que no caso bidimensional foram considerados dois tipos distintos de interação: l/r e ln(r). Aplicamos a esses sistemas o método do campo auto-consistente que leva em consideração a interação de curto alcance entre os bosons através de uma correção de campo local. Por meio de cálculos numéricos auto-consistentes determinamos o fator de estrutura S(→k) em um amplo intervalo de densidades. A partir de S(→k) obtivemos a função de correlação dos pares, a energia do estado fundamental que é essencialmente a energia de correlação, a pressão do gás e o espectro de excitações elementares. Calculamos ainda a densidade de blindagem induzida por uma impureza carregada fixada no gás. No limite de altas densidades nossos cálculos reproduzem os resultados da teoria de perturbação de Bogoliubov. Na região de densidades intermediárias em que os sistemas são fortemente correlacionados nossos resultados apresentam uma boa concordância com cálculos baseados na aproximação de HNC e no método de Monte Carlo. Nossos resultados são em várias situações confrontados com os de RPA demonstrando que o método que utilizamos é muito mais adequado para tratar o sistema. Os sistemas bidimensionais mostraram-se mais correlacionados que o tridimensional, sendo que o gás com interação l/r é mais correlacionado que o logarítmico a altas densidades, mas na região de densidades baixas essa situação se inverte. Finalmente calculamos as funções termodinâmicas dos sistemas bi e tridimensionais a temperaturas finitas próximas do zero absoluto baseando-nos nos espectros de excitação do gás a temperatura zero.

•Mar 22, 1985•0 citations

Aproximação gaussiana para um sistema não-ideal de muitos bósons

Paolo Tommasini

O estado fundamental e propriedades térmicas de um sistema de bosons não relativísticos interagentes por uma interação repulsiva de dois corpos, são investigados através de uma aproximação Gaussiana auto-consistente que consiste em escrevermos o operador densidade variacionalmente determinado como o funcional Gaussiano mais geral dos operadores de campo. Resultados a temperatura finita são obtidos, incluindo transições de fase, no contexto do ensemble grand-canônico. Através de truncamentos na aproximação Gaussiana completa podemos reproduzir resultados tradicionais de Bogolyubov e de Lee, Yang e Huang. A aproximação Gaussiana completa fornece uma fase condensada que é termodinamicamente instável e uma fase não condensada que não difere essencialmente de uma teoria livre quando forças de contato e um esquema de renormalização padrão são usados. Como alternativa, uma teoria dependente do cut-off no momento é desenvolvida para um sistema diluído de bosons interagentes. A aproximação Gaussiana gera um espectro de quasi-partículas que contém um gap na energia, em conflito com os resultados perturbativos. Para investigar o espectro de excitações na teoria efetiva, é desenvolvida uma formulação dependente do tempo e o regime de pequenas oscilações para os parâmetros variacionais é estudado. São obtidas então as mesmas energias utilizadas no cálculo das ocupações estáticas.

•Jul 10, 1995•0 citations

Structure of weakly-bound three-body systems in two dimension

John Hadder Sandoval [UNESP] Quesada

Este trabalho foca no estudo de sistemas de poucos corpos em duas dimensões no regime universal, onde as propriedades do sistema quântico independem dos detalhes da interação de curto alcance entre as partículas (o comprimento de espalhamento de dois corpos é muito maior que o alcance do potencial). Nós utilizamos a decomposição de Faddeev para escrever as equações para os estados ligados. Através da solução numérica dessas equações nós calculamos as energias de ligação e os raios quadráticos médios de um sistema composto por dois bósons (A) e uma partícula diferente (B). Para uma razão de massas mB/mA = 0.01 o sistema apresenta oito estados ligados de três corpos, os quais desaparecem um por um conforme aumentamos a razão de massas restando somente os estados fundamental e primeiro excitado. Os comportamentos das energias e dos raios para razões de massa pequenas podem ser entendidos através de um potencial do tipo Coulomb a curtas distâncias (onde o estado fundamental está localizado) que aparece quando utilizamos uma aproximação de Born-Oppenheimer. Para grandes razões de massa os dois estados ligados restantes são consistentes com uma estrutura de três corpos mais simétrica. Nós encontramos que no limiar da razão de massas em que os estados desaparecem os raios divergem linearmente com as energias de três corpos escritas em relação ao limiar de dois corpos.

•Jan 28, 2016•0 citations

Gaussian approximation to a non-ideal system of many bosons

Paolo Tommasini

O estado fundamental e propriedades térmicas de um sistema de bosons não relativísticos interagentes por uma interação repulsiva de dois corpos, são investigados através de uma aproximação Gaussiana auto-consistente que consiste em escrevermos o operador densidade variacionalmente determinado como o funcional Gaussiano mais geral dos operadores de campo. Resultados a temperatura finita são obtidos, incluindo transições de fase, no contexto do ensemble grand-canônico. Através de truncamentos na aproximação Gaussiana completa podemos reproduzir resultados tradicionais de Bogolyubov e de Lee, Yang e Huang. A aproximação Gaussiana completa fornece uma fase condensada que é termodinamicamente instável e uma fase não condensada que não difere essencialmente de uma teoria livre quando forças de contato e um esquema de renormalização padrão são usados. Como alternativa, uma teoria dependente do cut-off no momento é desenvolvida para um sistema diluído de bosons interagentes. A aproximação Gaussiana gera um espectro de quasi-partículas que contém um gap na energia, em conflito com os resultados perturbativos. Para investigar o espectro de excitações na teoria efetiva, é desenvolvida uma formulação dependente do tempo e o regime de pequenas oscilações para os parâmetros variacionais é estudado. São obtidas então as mesmas energias utilizadas no cálculo das ocupações estáticas.

•Jul 10, 1995•0 citations

Dynamics of spin-1 bosons in multiple wells

David William Sabino Carvalho

Neste trabalho, estudamos a dinâmica de bósons de spin 1 em potenciais de poço duplo ou triplo. Temos por base o modelo de Bose-Hubbard, muito utilizado para o estudo teórico de átomos ultrafrios confinados em potenciais ópticos. Esse modelo leva em conta o tunelamento das partículas entre os poços e uma interação repulsiva local. Para bósons de spin não nulo, a extensão aqui considerada introduz uma interação local que favorece alto ou baixo spin total em um poço, dependendo do sinal da constante de acoplamento. A matriz do hamiltoniano é construída em uma base apropriada e diagonalizada numericamente, determinando-se os seus autovalores e autovetores. Processos de evolução temporal a partir de diferentes estados iniciais são estudados em função dos parâmetros de controle, escolhidos como a interação dependente de spin e as profundidades relativas dos poços. Especial atenção é dada ao modelo de três poços em configuração linear, usando a variação da energia do poço central como equivalente ao efeito de um potencial de porta em um transistor de efeito de campo. Para este caso, são determinadas diversas condições sobre os parâmetros do sistema para que exista fluxo de partículas entre os poços laterais, controlado pelas características do poço central. Também exploramos as condições para a existência de dinâmica ressonante na presença de um campo magnético constante aplicado no poço central. Finalmente, permitimos que a intensidade do campo magnético varie no tempo para controlar o período de oscilação do fluxo de partículas entre os poços laterais.

•Jan 1, 2020•0 citations
O objetivo deste trabalho é estudar algumas propriedades estáticas de um sistema de bósons a T = Ó, sob a ação de um potencial repulsivo. Consideramos que os pares de partículas estão sujeitos a uma interação repulsiva composta de uma parte constante de valor λ (r < rc) e um comportamento do tipo 1/r (r > rc). Vamos utilizar o método de campo autoconsistente (SCFA), que leva em consideração as correlações de curto alcance através de uma correção de campo local, originando assim um campo efetivo entre as partículas. O fator de estrutura estático S(q) e o potencial efetivo Ψ (q) são determinados por um esquema autoconsistente. A função de correlação dos pares g(r) e o espectro de energia das excitações coletivas do sistema são também calculados a partir do fator de estrutura. Utilizamos como variáveis a densidade do sistema (3/4πro3) e os parâmetros do potencial repulsivo, isto é, sua altura λ e o alcance rc da parte constante. Os resultados obtidos para S(q), g(r) e E(q) para uma razão ro/rc fica e λ variando, indicam o aparecimento de uma maior estruturação no sistema, característica este que se acentua à medida em que o potencial se torna repulsivo. Quando fixamos a altura λ do potencial e variamos a razão ro/rc vemos que no momento em que essa razão cresce, significando portanto uma diminuição de rc para uma densidade fixa, há maior evidência do efeito de estrutura. Os resultados por nós obtidos são comparados com os encontrados através da aproximação das fases aleatórias (RPA). Diferenças significativas são notadas, indicando assim a importância de se levar em conta os efeitos de correlações de curto alcance entre as partículas
O objetivo deste trabalho é estudar algumas propriedades estáticas de um sistema de bósons a T = Ó, sob a ação de um potencial repulsivo. Consideramos que os pares de partículas estão sujeitos a uma interação repulsiva composta de uma parte constante de valor λ (r < rc) e um comportamento do tipo 1/r (r > rc). Vamos utilizar o método de campo autoconsistente (SCFA), que leva em consideração as correlações de curto alcance através de uma correção de campo local, originando assim um campo efetivo entre as partículas. O fator de estrutura estático S(q) e o potencial efetivo Ψ (q) são determinados por um esquema autoconsistente. A função de correlação dos pares g(r) e o espectro de energia das excitações coletivas do sistema são também calculados a partir do fator de estrutura. Utilizamos como variáveis a densidade do sistema (3/4πro3) e os parâmetros do potencial repulsivo, isto é, sua altura λ e o alcance rc da parte constante. Os resultados obtidos para S(q), g(r) e E(q) para uma razão ro/rc fica e λ variando, indicam o aparecimento de uma maior estruturação no sistema, característica este que se acentua à medida em que o potencial se torna repulsivo. Quando fixamos a altura λ do potencial e variamos a razão ro/rc vemos que no momento em que essa razão cresce, significando portanto uma diminuição de rc para uma densidade fixa, há maior evidência do efeito de estrutura. Os resultados por nós obtidos são comparados com os encontrados através da aproximação das fases aleatórias (RPA). Diferenças significativas são notadas, indicando assim a importância de se levar em conta os efeitos de correlações de curto alcance entre as partículas
O gás de Bose carregado foi estudado em duas e três dimensões, sendo que no caso bidimensional foram considerados dois tipos distintos de interação: l/r e ln(r). Aplicamos a esses sistemas o método do campo auto-consistente que leva em consideração a interação de curto alcance entre os bosons através de uma correção de campo local. Por meio de cálculos numéricos auto-consistentes determinamos o fator de estrutura S(→k) em um amplo intervalo de densidades. A partir de S(→k) obtivemos a função de correlação dos pares, a energia do estado fundamental que é essencialmente a energia de correlação, a pressão do gás e o espectro de excitações elementares. Calculamos ainda a densidade de blindagem induzida por uma impureza carregada fixada no gás. No limite de altas densidades nossos cálculos reproduzem os resultados da teoria de perturbação de Bogoliubov. Na região de densidades intermediárias em que os sistemas são fortemente correlacionados nossos resultados apresentam uma boa concordância com cálculos baseados na aproximação de HNC e no método de Monte Carlo. Nossos resultados são em várias situações confrontados com os de RPA demonstrando que o método que utilizamos é muito mais adequado para tratar o sistema. Os sistemas bidimensionais mostraram-se mais correlacionados que o tridimensional, sendo que o gás com interação l/r é mais correlacionado que o logarítmico a altas densidades, mas na região de densidades baixas essa situação se inverte. Finalmente calculamos as funções termodinâmicas dos sistemas bi e tridimensionais a temperaturas finitas próximas do zero absoluto baseando-nos nos espectros de excitação do gás a temperatura zero.
O estado fundamental e propriedades térmicas de um sistema de bosons não relativísticos interagentes por uma interação repulsiva de dois corpos, são investigados através de uma aproximação Gaussiana auto-consistente que consiste em escrevermos o operador densidade variacionalmente determinado como o funcional Gaussiano mais geral dos operadores de campo. Resultados a temperatura finita são obtidos, incluindo transições de fase, no contexto do ensemble grand-canônico. Através de truncamentos na aproximação Gaussiana completa podemos reproduzir resultados tradicionais de Bogolyubov e de Lee, Yang e Huang. A aproximação Gaussiana completa fornece uma fase condensada que é termodinamicamente instável e uma fase não condensada que não difere essencialmente de uma teoria livre quando forças de contato e um esquema de renormalização padrão são usados. Como alternativa, uma teoria dependente do cut-off no momento é desenvolvida para um sistema diluído de bosons interagentes. A aproximação Gaussiana gera um espectro de quasi-partículas que contém um gap na energia, em conflito com os resultados perturbativos. Para investigar o espectro de excitações na teoria efetiva, é desenvolvida uma formulação dependente do tempo e o regime de pequenas oscilações para os parâmetros variacionais é estudado. São obtidas então as mesmas energias utilizadas no cálculo das ocupações estáticas.
Este trabalho foca no estudo de sistemas de poucos corpos em duas dimensões no regime universal, onde as propriedades do sistema quântico independem dos detalhes da interação de curto alcance entre as partículas (o comprimento de espalhamento de dois corpos é muito maior que o alcance do potencial). Nós utilizamos a decomposição de Faddeev para escrever as equações para os estados ligados. Através da solução numérica dessas equações nós calculamos as energias de ligação e os raios quadráticos médios de um sistema composto por dois bósons (A) e uma partícula diferente (B). Para uma razão de massas mB/mA = 0.01 o sistema apresenta oito estados ligados de três corpos, os quais desaparecem um por um conforme aumentamos a razão de massas restando somente os estados fundamental e primeiro excitado. Os comportamentos das energias e dos raios para razões de massa pequenas podem ser entendidos através de um potencial do tipo Coulomb a curtas distâncias (onde o estado fundamental está localizado) que aparece quando utilizamos uma aproximação de Born-Oppenheimer. Para grandes razões de massa os dois estados ligados restantes são consistentes com uma estrutura de três corpos mais simétrica. Nós encontramos que no limiar da razão de massas em que os estados desaparecem os raios divergem linearmente com as energias de três corpos escritas em relação ao limiar de dois corpos.
O estado fundamental e propriedades térmicas de um sistema de bosons não relativísticos interagentes por uma interação repulsiva de dois corpos, são investigados através de uma aproximação Gaussiana auto-consistente que consiste em escrevermos o operador densidade variacionalmente determinado como o funcional Gaussiano mais geral dos operadores de campo. Resultados a temperatura finita são obtidos, incluindo transições de fase, no contexto do ensemble grand-canônico. Através de truncamentos na aproximação Gaussiana completa podemos reproduzir resultados tradicionais de Bogolyubov e de Lee, Yang e Huang. A aproximação Gaussiana completa fornece uma fase condensada que é termodinamicamente instável e uma fase não condensada que não difere essencialmente de uma teoria livre quando forças de contato e um esquema de renormalização padrão são usados. Como alternativa, uma teoria dependente do cut-off no momento é desenvolvida para um sistema diluído de bosons interagentes. A aproximação Gaussiana gera um espectro de quasi-partículas que contém um gap na energia, em conflito com os resultados perturbativos. Para investigar o espectro de excitações na teoria efetiva, é desenvolvida uma formulação dependente do tempo e o regime de pequenas oscilações para os parâmetros variacionais é estudado. São obtidas então as mesmas energias utilizadas no cálculo das ocupações estáticas.
Neste trabalho, estudamos a dinâmica de bósons de spin 1 em potenciais de poço duplo ou triplo. Temos por base o modelo de Bose-Hubbard, muito utilizado para o estudo teórico de átomos ultrafrios confinados em potenciais ópticos. Esse modelo leva em conta o tunelamento das partículas entre os poços e uma interação repulsiva local. Para bósons de spin não nulo, a extensão aqui considerada introduz uma interação local que favorece alto ou baixo spin total em um poço, dependendo do sinal da constante de acoplamento. A matriz do hamiltoniano é construída em uma base apropriada e diagonalizada numericamente, determinando-se os seus autovalores e autovetores. Processos de evolução temporal a partir de diferentes estados iniciais são estudados em função dos parâmetros de controle, escolhidos como a interação dependente de spin e as profundidades relativas dos poços. Especial atenção é dada ao modelo de três poços em configuração linear, usando a variação da energia do poço central como equivalente ao efeito de um potencial de porta em um transistor de efeito de campo. Para este caso, são determinadas diversas condições sobre os parâmetros do sistema para que exista fluxo de partículas entre os poços laterais, controlado pelas características do poço central. Também exploramos as condições para a existência de dinâmica ressonante na presença de um campo magnético constante aplicado no poço central. Finalmente, permitimos que a intensidade do campo magnético varie no tempo para controlar o período de oscilação do fluxo de partículas entre os poços laterais.