Optik örgüde genleşen dipolar bose gazlarının dinamiği
Expansion of a dipolar bose gas in a 2D optical lattice
Yazar: SEVDA AKTAŞ
Danışman: PROF. DR. ÜLFET ATAV
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada harmonik bir dış tuzaklama potansiyeli göz önüne alınarak sistemin büyük bir çoğunluğunun Mott yalıtkan fazda olduğu durum elde edildikten sonra dış tuzaklama potansiyeli hem tek yönde hem de her iki yönde kaldırılarak sistemin adyabatik ve serbest genleşmesi incelenmiştir. Adyabatik genleşmede termodinamik denge korunarak tuzak yavaş yavaş kaldırılırken serbest genleşmede tuzak ani olarak kaldırılmıştır. Hem tek yönde hem de iki yönde gerçekleşen adyabatik genleşmede dipol etkileşimleri yokken sistem her yönde eşit bir yayılım gösterirken dipol etkileşimleri göz önüne alındığında her örgü konumunda ya tam sayıda parçacığın olduğu ya da hiç parçacığın olmadığı yarı kararlı durumlar gözlemlenmiştir. İki yönde serbest genleşmede dipol etkileşimleri yokken parçacıklar optik örgünün köşelerine doğru bir yayılım gerçekleştirirken dipol etkileşimlerinin negatif olması halinde beklendiği gibi çekici etkileşimden dolayı parçacıkların dağılmadığı gözlemlenmiştir. Dipol etkileşimleri pozitif olarak alındığında ise sistemin dağılması beklenirken bunun aksine ilk halini koruduğunu ve parçacıkların dağılmadığı görülmüştür. Sistemi bir arada tutan etkenin tuzak kaldırıldıktan sonra Mott yalıtkan fazının en dışındaki parçacıkların sistemden ayrılırken ters yönde uyguladığı bir itme kuvveti olduğu düşünülmektedir.  Tek yönde serbest genleşmede ise dipol etkileşimleri yokken sistemin bant yapısına benzer özellikler gösterdiği ve dipol etkileşimleri varken iki yönde serbest genleşen Bose gazının davranışlarına benzer davranışlar gösterdiği görülmüştür.

Abstract:
In this study a harmonic trapping potential is assumed as a confinement and initial state of the system is prepared in such a way that most of the system is in Mott insulator phase. After the trapping potential is removed in one and in two direction the free and the adiabatic expansion of the system are followed. The trapping potential is removed slowly maintaining the thermodynamic equilibrium for the adiabatic expansion and instantly for the free expansion. For one and two directional adiabatic expansion without the dipole-dipole interactions, the system shows a regular expansion dynamic. But when the dipole-dipole interactions are considered, the system shows a metastable state where each lattice site is occupied by one particle or by none. For two directional free expansion without the dipole-dipole interactions, the system shows an expansion through the corners of the lattice. But for negative  dipole-dipole interactions as it is expected the system does not expand and almost maintains the initial state because of the attractive interactions. Surprisingly the system with positive dipolar interactions behaves almost like the system with negative dipolar interactions, i.e. maintains the initial distribution and do not expand. We believe that this is due to the bacward force applied by the few particles emitted from the surface. For one directional free expansion it is seen that the system shows band like structure without the dipole-dipole interactions and that the system shows behaviours like the behaviours it is seen in the two directional expansion when we consider the dipole-dipole interactions.