Article (Périodiques scientifiques)
Electrodynamics of vortices in quasi-two-dimensional scalar Bose-Einstein condensates
Shinn, Seong-Ho; DEL CAMPO ECHEVARRIA, Adolfo
2025In Physical Review Research, 7 (1)
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Mots-clés :
Bose-Einstein condensates; Coulomb gas; Gross-Pitaevskii equation; Mean field dynamics; Number density; Point vortices; Spatial dimension; Time dependent; Two-dimensional; Vortex-vortex interaction; Physics and Astronomy (all)
Résumé :
[en] In two spatial dimensions, vortex-vortex interactions approximately vary with the logarithm of the inter-vortex distance, making it possible to describe an ensemble of vortices as a Coulomb gas. We introduce a duality between vortices in a quasi-two-dimensional (quasi-2D) scalar Bose-Einstein condensates (BEC) and effective Maxwell's electrodynamics. Specifically, we address the general scenario of inhomogeneous, time-dependent BEC number density with dissipation or rotation. Starting from the Gross-Pitaevskii equation (GPE), which describes the mean-field dynamics of a quasi-2D scalar BEC without dissipation, we show how to map vortices in a quasi-2D scalar BEC to 2D electrodynamics beyond the point-vortex approximation, even when dissipation is present or in a rotating system. The physical meaning of this duality is discussed.
Disciplines :
Physique
Auteur, co-auteur :
Shinn, Seong-Ho ;  Department of Physics and Materials Science, University of Luxembourg, Luxembourg, Luxembourg
DEL CAMPO ECHEVARRIA, Adolfo  ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Physics and Materials Science (DPHYMS)
Co-auteurs externes :
yes
Langue du document :
Anglais
Titre :
Electrodynamics of vortices in quasi-two-dimensional scalar Bose-Einstein condensates
Date de publication/diffusion :
2025
Titre du périodique :
Physical Review Research
eISSN :
2643-1564
Maison d'édition :
American Physical Society
Volume/Tome :
7
Fascicule/Saison :
1
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Organisme subsidiant :
Fonds National de la Recherche Luxembourg
Subventionnement (détails) :
It is a pleasure to thank Michael V. Berry, Ashton Bradley, Bogdan Damski, \u00CD\u00F1igo L. Egusquiza, Uwe R. Fischer, \u00C9tienne Fodor, Andr\u00E1s Grabarits, Woo Jin Kwon, Matteo Massaro, Kazutaka Takahashi, Mithun Thudiyangal, and Masahito Ueda for insightful comments and discussions. The authors acknowledge financial support from the National Research Fund of Luxembourg under Grant No. C22/MS/17132060/BeyondKZM.
Commentaire :
17 pages, 1 figure
Disponible sur ORBilu :
depuis le 20 mai 2025

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