Comptes Rendus
Bose–Einstein condensates: recent advances in collective effects/Avancées récentes sur les effets collectifs dans les condensats de Bose–Einstein
Wave turbulence and Bose–Einstein condensates
Comptes Rendus. Physique, Volume 5 (2004) no. 1, pp. 77-90.

The asymptotic behavior of a class of nonlinear Schrödinger equations is studied. Particular cases of 1D weakly focusing and Bose–Einstein condensates are considered. A statistical approach is presented following Jordan and Josserand (Phys. Rev. E 61 (2000) 1527–1539) to describe the stationary probability density of a discretized finite system. Using a maximum entropy argument, the theory predicts that the statistical equilibrium is described by energy equivalued fluctuation modes around the coherent structure minimizing the Hamiltonian of the system. Good quantitative agreement is found with numerical simulations. In particular, the particle number spectral density follows an effective 1/k2 law for the asymptotic large time averaged solutions. Transient dynamics from a given initial condition to the statistically steady regime show rapid oscillations of the condensate.

Le comportement asymptotique des solutions d'équations différentielles hamiltoniennes est présenté dans le cas général des équations de Schrödinger nonlinéaires. Ce travail reprend une étude précédente s'appuyant sur une description statistique de l'espace des phases de la solution (Phys. Rev. E 61 (2000) 1527–1539). La recherche de la distribution stationnaire à l'équilibre statistique s'effectue pour la dynamique discrète en maximisant l'entropie autour de la solution concentrant toute la masse du système. On trouve alors que la distribution d'équilibre correspond à l'équipartition statistique de l'énergie en excès sur tous les modes accessibles. Les simulations numériques sur un modèles faiblement focalisant et dans le cas particulier d'un modèle 1D de condensat de Bose–Einstein permettent de montrer un bon accord quantitatif avec les prédictions de la théorie.

Published online:
DOI: 10.1016/j.crhy.2004.01.004
Keywords: Wave turbulence, Bose-condensate, Statistical equilibrium
Mot clés : Turbulence d'ondes, Condensats, Distribution d'équilibre

Christophe Josserand 1

1 Laboratoire de modélisation en mécanique, Université Pierre et Marie Curie and CNRS, case 162, 4, place Jussieu, 75252 Paris cedex 05, France
@article{CRPHYS_2004__5_1_77_0,
     author = {Christophe Josserand},
     title = {Wave turbulence and {Bose{\textendash}Einstein} condensates},
     journal = {Comptes Rendus. Physique},
     pages = {77--90},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {5},
     number = {1},
     year = {2004},
     doi = {10.1016/j.crhy.2004.01.004},
     language = {en},
}
TY  - JOUR
AU  - Christophe Josserand
TI  - Wave turbulence and Bose–Einstein condensates
JO  - Comptes Rendus. Physique
PY  - 2004
SP  - 77
EP  - 90
VL  - 5
IS  - 1
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crhy.2004.01.004
LA  - en
ID  - CRPHYS_2004__5_1_77_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Christophe Josserand
%T Wave turbulence and Bose–Einstein condensates
%J Comptes Rendus. Physique
%D 2004
%P 77-90
%V 5
%N 1
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crhy.2004.01.004
%G en
%F CRPHYS_2004__5_1_77_0
Christophe Josserand. Wave turbulence and Bose–Einstein condensates. Comptes Rendus. Physique, Volume 5 (2004) no. 1, pp. 77-90. doi : 10.1016/j.crhy.2004.01.004. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2004.01.004/

[1] O. Cardoso; D. Marteau; P. Tabeling; J. Paret; P. Tabeling Phys. Fluids, 49 (1994), p. 454

[2] J.C. McWilliams; D. Montgomery; W. Matthaeus; W. Stribling; D. Martinez; S. Oughton Phys. Fluids A, 146 (1984), p. 21

[3] A. Hasegawa; Y. Kodama Solitons in Optical Communications, Oxford University Press, New York, 1995

[4] B. Rumpf; A.C. Newell; B. Rumpf; A.C. Newell Physica D, 87 (2001), p. 54102-191

[5] M. Rivera; P. Vorobieff; R. Ecke Phys. Rev. Lett., 81 (1998), p. 1417

[6] H.L. Pesceli IEEE Trans. Plasma Sci., 13 (1985), p. 53

[7] A. Hasegawa Adv. Phys., 34 (1985), p. 1

[8] K.B. Davis; M.-O. Mewes; M.R. Andrews; N.J. van Druten; D.S. Durfee; D.M. Kurn; W. Ketterle Phys. Rev. Lett., 75 (1995), p. 3969

[9] M.H. Anderson; J.R. Ensher; M.R. Matthews; C.E. Wieman; E.A. Cornell Science, 269 (1995), p. 198

[10] C.C. Bradley; C.A. Sackett; R.G. Hulet Phys. Rev. Lett., 75 (1995), p. 3969

[11] V.E. Zakharov; A.N. Pushkarev; V.F. Shvets; V.V. Yan'kov; S. Dyachenko; V.E. Zakharov; A.N. Pushkarev; V.F. Shvets; V.V. Yan'kov Sov. Phys. JETP, 48 (1988), p. 83

[12] Y. Pomeau; Y. Pomeau Physica D, 5 (1992), p. 707

[13] R. Jordan; C. Josserand Phys. Rev. E, 61 (2000), pp. 1527-1539

[14] R. Jordan; C. Josserand Math. Comp. Simulation, 55 (2001), pp. 433-447

[15] http://xxx.lanl.gov/ps/chao-dyn/9904030 (Preprint available at)

[16] M. Ablowitz; H. Segur J. Fluid Mech., 92 (1979), p. 691

[17] L.P. Pitaevskiı̌; E.P. Gross J. Math. Phys., 13 (1961), p. 451

[18] F. Dalfovo; S. Giorgini; L. Pitaevskiı̆; S. Stringari Rev. Mod. Phys., 71 (1999), p. 463

[19] J. Bourgain Commun. Math. Phys., 166 (1994), p. 1

[20] V.E. Zakharov; A.B. Shabat; Y. Li; D. McLaughlin Commun. Math. Phys., 34 (1972), p. 62

[21] P.E. Zhidkov Soviet Math. Dokl., 43 (1991), p. 431

[22] R. Balescu Equilibrium and Nonequilibrium Statistical Mechanics, Wiley, New York, 1975

[23] R.S. Ellis; R. Jordan; P. Otto; B. Turkington Commun. Math. Phys., 244 (2004), pp. 187-208

[24] J.L. Lebowitz; H.A. Rose; E.R. Speer J. Statist. Phys., 50 (1988), p. 657

[25] M. Edwards; P.A. Ruprecht; K. Burnett; R.J. Dodd; C.W. Clark Phys. Rev. Lett., 77 (1996), p. 1671

[26] A. Picozzi, private communication

[27] M. Schatzman, private communication

[28] M.J. Davis; S.A. Morgan; K. Burnett Phys. Rev. A, 66 (2002), p. 053618

[29] M.J. Davis; S.A. Morgan Phys. Rev. A, 68 (2003), p. 053615

[30] C. Lobo; A. Sinatra; Y. Castin | arXiv

Cited by Sources:

Comments - Policy