Lowest Landau Level vortex structure of a Bose-Einstein condensate rotating in a harmonic plus quartic trap

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Résumé: Nous étudions en deux dimensions les structures formés par les vortex d'un condensat de Bose-Einstein annulaire mis en rotation dans un potentiel de confinement comportant un terme quadratique et un terme quartique. Nous montrons que dans la limite de faible anharmonicité l'énergie de Gross-Pitaevskii peut être minimisée parmi les fonctions du plus bas niveau de Landau et utilisons cette forme particulière pour montrer des résultats théoriques dans l'esprit de [A. Aftalion X. Blanc F. Nier, Phys. Rev. A 73, 011601(R) (2006)]. En particulier, nous montrons que le motif formé par les vortex est infini mais pas uniforme. Nous calculons numériquement la structure formée par les vortex: il s'agit d'un réseau d'Abrikosov fortement déformé près des bords du condensat, et des vortex avec plusieurs unités de circulation apparaissent au centre du piège magnétique.

Abstract: We investigate the vortex patterns appearing in a two-dimensional annular Bose-Einstein condensate rotating in a quadratic plus quartic confining potential. We show that in the limit of small anharmonicity the Gross-Pitaevskii energy can be minimized amongst the Lowest Landau Level wave functions and use this particular form to get theoretical results in the spirit of [A. Aftalion X. Blanc F. Nier, Phys. Rev. A 73, 011601(R) (2006)]. In particular, we show that the vortex pattern is infinite but not uniform. We also compute numerically the complete vortex structure: it is an Abrikosov lattice strongly distorted near the edges of the condensate with multiply quantized vortices appearing at the center of the trap.

Mots Clés: ;

Date: 2008-01-23