Superfluidity of the 1D Bose gas

Iacopo Carusotto; Yvan Castin

doi:10.1016/j.crhy.2004.01.007

Bose–Einstein condensates: recent advances in collective effects/Avancées récentes sur les effets collectifs dans les condensats de Bose–Einstein

Superfluidity of the 1D Bose gas
[Superfluidité du gaz de Bose 1D]

Présenté par : Guy Laval

Iacopo Carusotto ^1,² ; Yvan Castin ¹

¹ Laboratoire Kastler Brossel, École normale supérieure, 24, rue Lhomond, 75231 Paris cedex 05, France
² BEC-INFM Research and Development Center, Trento, Italy

Comptes Rendus. Physique, Volume 5 (2004) no. 1, pp. 107-127.

Résumé
Abstract

Cet article étudie, dans le régime d'interaction faible, les propriétés superfluides d'un gaz de Bose unidimensionnel confiné sur un anneau et à l'équilibre thermodynamique dans un référentiel tournant. La définition habituelle de la superfluidité prédit que ce gaz a une fraction superfluide appréciable seulement s'il est aussi un condensat de Bose–Einstein. Dans le régime non condensé, nous trouvons cependant qu'il est possible d'identifier un comportement superfluide en considérant la distribution de probabilité de l'impulsion totale du gaz : il existe un régime où cette distribution comporte plusieurs pics bien séparés, ce qui démontre l'existence de super-courants superfluides qui passent inaperçus dans la définition habituelle de la superfluidité.

We have investigated the superfluid properties of a ring of weakly interacting and degenerate 1D Bose gas at thermal equilibrium with a rotating vessel. The conventional definition of superfluidity predicts that the gas has a significant superfluid fraction only in the Bose condensed regime. In the opposite regime, it is found that a superfluid behaviour can still be identified when the probability distribution of the total momentum of the gas has a multi-peaked structure, revealing unambiguously the existence of ‘superfluid’ supercurrent states that did not show up in the conventional definition of superfluidity.

Publié le : 2004-01-01

DOI : 10.1016/j.crhy.2004.01.007

Keywords: Superfluidity, One-dimensional, Bose gas
Mot clés : Superfluidité, Unidimensionnel, Gaz de Bose

Affiliations des auteurs :

Iacopo Carusotto ^{1, 2} ; Yvan Castin ¹

¹ Laboratoire Kastler Brossel, École normale supérieure, 24, rue Lhomond, 75231 Paris cedex 05, France
² BEC-INFM Research and Development Center, Trento, Italy

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Iacopo Carusotto; Yvan Castin. Superfluidity of the 1D Bose gas. Comptes Rendus. Physique, Volume 5 (2004) no. 1, pp. 107-127. doi : 10.1016/j.crhy.2004.01.007. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2004.01.007/

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