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(浙江师范大学物理系,金华 321004)

系统性地探讨了通过淬火相互作用在初态包含暗孤子的玻色-爱因斯坦凝聚体中产生量子冲击波的可能性及其内禀机制.在淬火至无相互作用极限下,解析得到了初始静止孤子的后续动力学,发现了冲击波的存在,并通过量子相干效应加以解释.在淬火至有限相互作用下,通过数值求解Gross-Piatevskii方程也发现了冲击波现象,并且分析了不同情形:往弱相互作用侧淬火时得到的冲击波与无相互作用情形类似;往强相互作用侧淬火时得到的冲击波伴随着孤子的劈裂,且两者存在同步变化关系.进一步探究了冲击波的特性,包括其振幅、速度,并得到了其随淬火相互作用强度变化的全景图谱.这一工作为实验上实现和观测冲击波提供了理论指导.

1 引 言

自1995 年玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate,BEC)在实验中实现以来,BEC为研究各种量子物理现象提供了理想平台[1−3].在此平台上,人们已深入探究了诸如超流、涡旋[4]、孤子[5−13]等重要的平衡态和稳态现象,近年来又开始探索非平衡态问题.在经典系统中,非平衡问题例如爆炸常伴有冲击波.冲击波又被称为激波,它是一种特殊的非线性现象[14].冲击波是属于紊流的一种传播形式,其可观测的主要物理特征包括:介质特性(如压力、温度或速度)在冲击波前后发生了一个像正的阶梯函数般的突然变化[15];其前后沿传播速度都大于局域声速;在传播过程中冲击波……