Dynamical properties of quantum gases following a sudden change of confining potential

dc.contributor.authorBOUMAZA, Roumaissa
dc.contributor.authorBENCHEIKH, kamel Supervisor
dc.date.accessioned2026-09-22T09:49:04Z
dc.date.issued2019
dc.descriptionLa réponse d’un système quantique à un soudain changement des paramètres de son hamiltonian, tel que le potentiel confinant ou les interactions à 2 corps atome-atome, constitue un sujet intéressant en physique. Ceci est réalisable expérimentalement dans le domaine des gaz quantiques ultra-froids, où les avancées technologiques permettent un contrôle total des paramètres du gaz ainsi confiné. L’évolution temporelle résultante du soudain changement d’un paramètre spécifique, appelé quench, est intéressant pour l’étude des propriétés dynamiques de non-équilibre. Dans cette thèse on a considéré le cas de quench du potentiel confinant pour différent systèmes unidimensionnels. Les grandeurs dynamiques auxquelles on s’est intéressé sont, la matrice densité à un corps et le courant de densité résultant. En utilisant le propagateur d’évolution, nous avons dérivé les expressions de la matrice densité et du courant de densité en fonction du temps, pour un système de particules indépendantes initialement confiné par un potentiel d’oscillateur harmonique, suite à un quench du potentiel. Pour un système de bosons à une dimension avec un nombre d’atomes grand et interagissant avec une interaction de type-delta répulsive et initialement confine par un potentiel, nous avons obtenu l’expression de la matrice densité asymptotique après des temps longs durant l’expansion libre. The troisième système que nous avons examine est celui d’un de bosons dit de sphères dures ( Tonks–Girardeau gas) avec un nombre fixé d’atomes. Nous avons dérivé une expression analytique exacte de la densité de courant distribution de masse suite à un quench d’un potentiel harmonique vers un autre potentiel harmonique. Nous avons montré que le courant de distribution est une grandeur collective convenable et dans le cas d’un quench faible, ce courant présente des oscillations aux mêmes fréquences que celles prédites pour le pic de la densité des moments dans le breathing mode (mode respiratoire). Notre analyse à été étendue à d’autres systèmes subissant le quench
dc.description.abstractThe response of a quantum system to a sudden change of its parameters entering in the hamiltonian, such as the confining potential or two-body particle-particle interactions, is an interesting issue in physics. This issue is experimentally realized in the field of ultra-cold quantum gases, where the advances in such field allow a full control of the parameters of the confined gas. The subsequent time evolution of the system following a sudden change of a specific parameter, called quench, is interesting and allows the study of dynamical non-equilibrium properties of the system. In this thesis we considered the case of quench of trapping potential for different one-dimensional systems. The dynamical quantities we were interested are the one-body density matrix and the resulting mass current density distribution. Using the time evolution propagator, we derived the time dependent one-body density matrix and the current density of an initially harmonically trapped noninteracting system following a quench of the potential. For a one-dimensional system of bosons with large atom number interacting through a repulsive delta potential initially confined by a potential well, we derived the so-called long-time asymptotic one-body density matrix during free expansion. The third system we examined is a quantum impenetrable gas of bosons (a Tonks–Girardeau gas) with a given atom number. We derived an explicit exact analytical expression for the mass current distribution (mass transport) after quench from one harmonic trap to another harmonic trap. We showed that, the current distribution is a suitable collective observable and under the weak quench regime, it exhibits oscillations at the same frequencies as those predicted for the peak momentum distribution in the breathing mode. The analysis is extended to other possible quenched systems.
dc.description.sponsorshipاستجابة نظام الكم الى حدوث تغيير مفاجئ في معايير هاميلتون , مثل امكانية الحصر او التفاعلات الجسم ذرة-ذرة , هو موضوع مثير للاهتمام في الفيزياء. و هذا الاخير يمكن تحقيقه تجريبيا في مجال الغازات الكمية فائقة البرودة , حيث تسمح التطورات التكنولوجية بالتحكم الكامل في معايير الغاز المشمولة. ان التطور الزمني الناتج عن التغيير المفاجئ لمعايير معينة تدعى quench الاخماد , وهذا هام جدا لدراسة الخصائص الديناميكية للاختلال. في هذه الاطروحة درسنا حالة التبريد للعديد من الانظمة احادية البعد , الكميات الديناميكية ذات الاهمية هي مصفوفة الجسم الواحد و تدفقات الكثافة الناتجة. باستخدام المتصل التطوري , استنتجنا شروط وظيفة كثافة المصفوفة و كثافة الوقت الحالية في نظام الجسيمات. بالنسبة للبزونات احادية البعد ذات عدد كبير من الذرات المتفاعلة و المحدودة مبدئيا بالامكانات , وجدنا عبارة مصفوفة الكثافة الطبيعية بغد فترة طويلة من التوسع الحر. النظام الثالث و الذي قمنا بفحصه هو البوزون , والذي يطلق عليه اسم الكرات الصلبة مع عدد محدد من الذرات. نحصل على عبارة تحليلية دقيقة لكثافة التيار بعد حذف الامكانات و لقد وضحنا ان توزيع كثافة التيار يتوافق مع الحجم المناسب للمجموعة , وانه في حالة الاخماد الاقل فانه يعرض الاهتزازات الحالية على نفس الترددات التي تنبأ بها. و هكذا فقد تم توسيع تحليلنا ليشمل انظمة اخرى يتم تبريدها.
dc.identifier.urihttps://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/2729
dc.language.isoen
dc.publisherSetif 1 University - Ferhat ABBAS , Faculty of Sciences
dc.subjectUltra-cold gas
dc.subjectconfining potential
dc.subjectquench potential
dc.subjectone-body density matrix
dc.subjectcurrent density
dc.titleDynamical properties of quantum gases following a sudden change of confining potential
dc.typeThesis

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
E-TH1709 Dynamical properties of quantum gases following a sudden change of confining potential Boumaza, Roumaissa.pdf
Size:
447.07 KB
Format:
Adobe Portable Document Format

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
license.txt
Size:
1.71 KB
Format:
Item-specific license agreed to upon submission
Description: