Physics of Ultra-Cold Matter: Atomic Clouds, Bose-Einstein Condensates and Rydberg Plasmas

ظهور خنک‌سازی لیزری اتم‌ها منجر به کشف ماده فوق‌العاده سرد، با دمای کمتر از هلیوم مایع شد، که انواع پدیده‌های فیزیکی جدید را نشان می‌دهد. فیزیک ماده فوق سرد با بحث در مورد نتایج اصلی آن و شرح مفاهیم نظری و روش های آن، مروری بر این حوزه علمی اخیر ارائه می دهد.

ماده فوق سرد را می توان در سه فاز مجزا در نظر گرفت: گاز فوق سرد، میعانات بوز انیشتین و پلاسماهای Rydberg. این کتاب دیدگاهی یکپارچه از این حوزه جدید علم در مرز بین فیزیک اتمی، ماده متراکم و فیزیک پلاسما ارائه می دهد. این سه مرحله متمایز را ضمن بررسی تفاوت‌ها، و همچنین شباهت‌های گاه غیرمنتظره روش‌های نظری مربوطه آنها، تشریح می‌کند.

این کتاب راهنمای آموزنده‌ای برای محققان است و مزایای آن حاصل یک دیدگاه یکپارچه است. حوزه بسیار وسیعی از تحقیقات، که در کتاب های قبلی در مورد این موضوع محدود شده است. ابزار یکسان کننده اصلی که در این کتاب بررسی شده است، نظریه جنبشی موج مبتنی بر توابع ویگنر است. رویکردهای نظری دیگری که در نهایت برای خواننده آشناتر است نیز برای بسط و مقایسه ارائه شده است. این کتاب تکنیک‌های خنک‌کننده لیزری، برهم‌کنش‌های اتم-اتم را در نظر می‌گیرد و بر تحریکات اولیه و نوسانات جمعی در ابرهای اتمی، چگالش‌های بوز-اینشتین و پلاسماهای ریدبرگ تمرکز دارد. فرآیندهای خطی و غیرخطی از جمله میرایی لاندو، تحریک سالیتون و گرداب ها در نظر گرفته می شوند. تداخل سنج اتمی و انسجام کوانتومی نیز گنجانده شده است.

The advent of laser cooling of atoms led to the discovery of ultra-cold matter, with temperatures below liquid Helium, which displays a variety of new physical phenomena. Physics of Ultra-Cold Matter gives an overview of this recent area of science, with a discussion of its main results and a description of its theoretical concepts and methods.

Ultra-cold matter can be considered in three distinct phases: ultra-cold gas, Bose Einstein condensate, and Rydberg plasmas. This book gives an integrated view of this new area of science at the frontier between atomic physics, condensed matter, and plasma physics. It describes these three distinct phases while exploring the differences, as well as the sometimes unexpected similarities, of their respective theoretical methods.

This book is an informative guide for researchers, and the benefits are a result from an integrated view of a very broad area of research, which is limited in previous books about this subject. The main unifying tool explored in this book is the wave kinetic theory based on Wigner functions. Other theoretical approaches, eventually more familiar to the reader, are also given for extension and comparison. The book considers laser cooling techniques, atom-atom interactions, and focuses on the elementary excitations and collective oscillations in atomic clouds, Bose-Einstein condensates, and Rydberg plasmas. Linear and nonlinear processes are considered, including Landau damping, soliton excitation and vortices. Atomic interferometers and quantum coherence are also included.