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Transport and coherent backscattering of Bose-Einstein condensates in mesoscopic systems

URN to cite this document: urn:nbn:de:bvb:355-opus-12037

Hartung, Michael (2009) Transport and coherent backscattering of Bose-Einstein condensates in mesoscopic systems. PhD, Universität Regensburg

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Abstract (English)

We numerically study time-dependent quantum transport of an interacting Bose-Einstein condensate based on the Gross-Pitaevskii equation in a two-dimensional correlated disorder potential. The scattering- and transport mean-free-path is numerically calculated and compared with a diagrammatic approach. Furthermore we introduce the phenomenon of coherent backscattering in the context of Bose-Einstein condensates. In the limit of a vanishing atom-atom interaction, a sharp cone in the angle-resolved density of the scattered matter wave is observed, arising from constructive interference between amplitudes propagating along reversed scattering paths. Weak interaction transforms this coherent backscattering peak into a pronounced dip, indicating destructive instead of constructive interference. This agrees with results obtained from a diagrammatic theory of weak localization in the presence of nonlinearity. For intermediate interaction strength we observe intrinsic time-dependent dynamic, which leads to a suppression of coherent backscattering.

Translation of the abstract (German)

Wir untersuchen mit numerischen Methoden den zeit-abhängigen Quantentransport eines Wechselwirkenden Bose-Einstein Kondensats auf Basis der Gross-Pitaevskii Gleichung in einem zwei-dimensionalen korrelierten Unordnungspotential. Die mittlere freie Streu- und Transportweglänge wird numerisch berechnet und mit einer diagrammatischen Methode verglichen. Desweiteren führen wir das Phänomen der kohärenten Rückstreuung im Kontext von Bose-Einstein Kondensaten ein. Im Grenzfall einer verschwindend kleinen Atom-Atom Wechselwirkung wird ein spitzer Kegel in der winkelaufgelösten Dichte der zurückgestreuten Materiewelle beobachtet, der durch konstruktive Interferenz zwischen zeitumgekehrten Streupfaden entsteht. Schwache Wechselwirkung führt zu einer Inversion des kohärenten Rückstreukegels, das auf destruktive statt konstrukive Interferenz zurückzuführen ist. Dies ist im Einklang mit Ergebnissen aus einer diagrammatischen Theorie für schwache Lokalisierung in Anwesenheit einer Nichtlinearität. Bei moderater Stärke der Nichtlinearität finden wir einen Übergang zu intrinsisch zeitabhängiger Dynamik, die zu einer Unterdrückung der kohärenten Rückstreuung führt.

Item Type:

Thesis of the University of Regensburg (PhD)

Referee:

PD Dr. Peter Schlagheck

Date of exam:

13 March 2009

Institutions:

Physics > Institute of Theroretical Physics > Chair Professor Richter > Group Klaus Richter

Classification:

Notation	Type
05.60.Gg;	PACS

Keywords:

Bose-Einstein-Kondensation , Schwache Lokalisation , Transportprozess , Nichtlineares Phänomen , Unordnung , Mesoskopisches System , Quantentransport , kohärente Rückstreuung , quantum transport , coherent backscattering

Subjects:

500 Science > 530 Physics

Status:

Published

Refereed:

Yes, this version has been refereed

Created at the University of Regensburg:

Yes

Owner:

Universitätsbibliothek Regensburg

Deposited On:

18 Jan 2010 14:41