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

Zusammenfassung (Englisch)

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 ...

Zusammenfassung (Englisch)

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.

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

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 ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

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.

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