Chaotic oscillation in an attractive Bose-Einstein condensate under an impulsive force

The chaotic oscillation in an attractive Bose-Einstein condensate (BEC) under an impulsive force was discussed using mean-field Gross-Pitaevskii (GP) equation. It was found that sustained chaotic oscillation resulted in a BEC under the action of an impulsive force generated by suddenly changing the interatomic scattering length or the harmonic oscillator trapping potential. The analysis suggested that the final state interatomic attraction played an important role in the generation of the chaotic dynamics.

Stable two-dimensional dispersion-managed soliton

The existence of a dispersion-managed soliton in two-dimensional nonlinear Schrodinger equation with periodically varying dispersion has been explored. The averaged equations for the soliton width and chirp are obtained which successfully describe the long time evolution of the soliton. The slow dynamics of the soliton around the fixed points for the width and chirp are investigated and the corresponding frequencies are calculated. Analytical predictions are confirmed by direct partial differential equation (PDE) and ordinary differential equation (ODE) simulations. Application to a Bose-Einstein condensate in optical lattice is discussed. The existence of a dispersion-managed matter-wave soliton in such system is shown.

Controle na fronteira para um sistema de equações de ondas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Migração por equação de onda em meios anisotrópicos com correção de amplitude

Este trabalho discute dois aspectos da migração em profundidade através da continuação para baixo dos campos de onda: o tratamento de modos evanescentes e a correção da amplitude dos eventos migrados. Estes dois aspectos são discutidos em meios isotrópicos e para uma classe de meios anisotrópicos. Migrações por diferenças finitas (FD) e por diferenças finitas e Fourier (FFD) podem ser instáveis em meios com forte variação lateral de velocidade. Estes métodos utilizam aproximações de Padé reais para representar o operador que descreve a propagação de ondas descendentes. Estas abordagens não são capazes de tratar corretamente os modos evanescentes, o que pode levar à instabilidades numéricas em meios com forte variação lateral de velocidade. Uma solução possível para esse problema é utilizar aproximação de Padé complexa, que consegue melhor representar os modos evanescentes associados às reflexões pós-críticas, e neste trabalho esta aproximação é utilizada para obter algoritmos FD e híbrido FD/FFD estáveis para migração em meios transversalmente isotrópicos com eixo de simetria vertical (VTI), mesmo na presença de forte variação nas propriedades elásticas do meio. A estabilidade dos algoritmos propostos para meios VTI foi validada através da resposta ao impulso do operador de migração e pela sua aplicação na migração de dados sintéticos, em meios fortemente heterogêneos. Métodos de migração por equação de onda em meios heterogêneos não tratam corretamente a amplitude dos eventos durante a propagação. As equações de onda unidirecionais tradicionais descrevem corretamente apenas a parte cinemática da propagação do campo de onda. Assim, para uma descrição correta das amplitudes deve-se usar as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira. Em meios verticalmente heterogêneos, as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira podem ser resolvidas analiticamente. Em meios lateralmente heterogêneos, essas equações não possuem uma solução analítica. Mesmo soluções numéricas tendem a ser instáveis. Para melhorar a compensação de amplitude na migração, em meios com variação lateral de velocidade, é proposto uma aproximação estável para solução da equação de onda unidirecional de amplitude verdadeira. Esta nova aproximação é implementada nas migrações split-step e diferenças finitas e Fourier (FFD). O algoritmo split-step com correção de amplitude foi estendido para meios VTI. A migração pré e pós-empilhamento de dados sintéticos, em meios isotrópicos e anisotrópicos, confirmam o melhor tratamento das amplitudes e estabilidade dos algoritmos propostos.

Migração usando equação da onda unidirecional de abertura arbitrária

Neste trabalho avaliamos uma classe de operadores de continuação de campos de onda, baseados em equações unidirecionais e com aplicação direta à migração sísmica. O método de representação de equações de onda unidirecionais, desenvolvido neste trabalho, é válido para abertura angular arbitrária, baseia-se no conceito de rigidez de um semiespaço, na transformação Dirichlet-Neumann e em sua discretização por elementos finitos. O método de construção dos operadores de continuação requer a introdução de variáveis auxiliares cujo número cresce em função da maior abertura angular desejada para o operador. Efetuamos a implementação no domínio do espaço e da frequência o que permite sua imediata paralelização. Baseados em experimentos numéricos, que avaliam a relação de dispersão e a resposta ao impulso do operador, propomos prescrições que permitem especificar o número de variáveis auxiliares e o passo de continuação para o operador de migração. A aplicação do algoritmo nos dados do modelo de domo salino da SEG-EAGE demonstra a capacidade do algoritmo em migrar refletores com forte mergulho em meios com forte variação lateral de velocidade.

Simplified skin-effect formulation for power transmission lines

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Galilean DKP theory and Bose-Einstein condensation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Differential calculus and integration of generalized functions over membranes

In this paper we continue the development of the differential calculus started in Aragona et al. (Monatsh. Math. 144: 13-29, 2005). Guided by the so-called sharp topology and the interpretation of Colombeau generalized functions as point functions on generalized point sets, we introduce the notion of membranes and extend the definition of integrals, given in Aragona et al. (Monatsh. Math. 144: 13-29, 2005), to integrals defined on membranes. We use this to prove a generalized version of the Cauchy formula and to obtain the Goursat Theorem for generalized holomorphic functions. A number of results from classical differential and integral calculus, like the inverse and implicit function theorems and Green's theorem, are transferred to the generalized setting. Further, we indicate that solution formulas for transport and wave equations with generalized initial data can be obtained as well.

Quantum motion in superposition of Aharonov-Bohm with some additional electromagnetic fields

The structure of additional electromagnetic fields to the Aharonov-Bohm field, for which the Schrodinger, Klein-Gordon, and Dirac equations can be solved exactly are described and the corresponding exact solutions are found. It is demonstrated that aside from the known cases (a constant and uniform magnetic field that is parallel to the Aharonov-Bohm solenoid, a static spherically symmetrical electric field, and the field of a magnetic monopole), there are broad classes of additional fields. Among these new additional fields we have physically interesting electric fields acting during a finite time or localized in a restricted region of space. There are additional time-dependent uniform and isotropic electric fields that allow exact solutions of the Schrodinger equation. In the relativistic case there are additional electric fields propagating along the Aharonov-Bohm solenoid with arbitrary electric pulse shape. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4714352]

STRUCTURE OF THE ELECTROMAGNETIC FIELD ALLOWING EXACT SOLUTION OF THE SCHRODINGER EQUATION IN SUPERPOSITION WITH AN AHARONOV-BOHM FIELD

A charged particle is considered in a complex external electromagnetic field. The field is a superposition of an Aharonov-Bohm field and some additional field. Here we describe all additional fields known up to the present time that allow exact solution of the Schrodinger equation in a complex field.

Equações de onda generalizadas e quantização funtorial para teorias de campo escalar livre

Nesta dissertação apresentamos um método de quantização matemática e conceitualmente rigoroso para o campo escalar livre de interações. Trazemos de início alguns aspéctos importantes da Teoria de Distribuições e colocamos alguns pontos de geometria Lorentziana. O restante do trabalho é dividido em duas partes: na primeira, estudamos equações de onda em variedades Lorentzianas globalmente hiperbólicas e apresentamos o conceito de soluções fundamentais no contexto de equações locais. Em seguida, progressivamente construímos soluções fundamentais para o operador de onda a partir da distribuição de Riesz. Uma vez estabelecida uma solução para a equação de onda em uma vizinhança de um ponto da variedade, tratamos de construir uma solução global a partir da extensão do problema de Cauchy a toda a variedade, donde as soluções fundamentais dão lugar aos operadores de Green a partir da introdução de uma condição de contorno. Na última parte do trabalho, apresentamos um mínimo da Teoria de Categorias e Funtores para utilizar esse formalismo na contrução de um funtor de segunda quantização entre a categoria de variedades Lorentzianas globalmente hiperbólicas e a categoria de redes de álgebras C* satisfazendo os axiomas de Haag-Kastler. Ao fim, retomamos o caso particular do campo escalar quântico livre.

Time-evolution of highly localized positive-energy states of the free Dirac electron

Highly localized positive-energy states of the free Dirac electron are constructed and shown to evolve in a simple way under the action of Dirac's equation. When the initial uncertainty in position is small on the scale of the Compton wavelength, there is an associated uncertainty in the mean energy that is large compared with the rest mass of the electron. However, this does not lead to any breakdown of the one-particle description, associated with the possibility of pair-production, but rather leads to a rapid expansion of the probability density outwards from the point of localization, at speeds close to the speed of light.

Bounding film drainage in common thin films

A review of thin film drainage models is presented in which the predictions of thinning velocities and drainage times are compared to reported values on foam and emulsion films found in the literature. Free standing films with tangentially immobile interfaces and suppressed electrostatic repulsion are considered, such as those studied in capillary cells. The experimental thinning velocities and drainage times of foams and emulsions are shown to be bounded by predictions from the Reynolds and the theoretical MTsR equations. The semi-empirical MTsR and the surface wave equations were the most consistently accurate with all of the films considered. These results are used in an accompanying paper to develop scaling laws that bound the critical film thickness of foam and emulsion films. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Optical activity in photorefractive Bi12TiO20

The influence of optical activity on two-wave mixing (TWM) in photorefractive BTO and BSO crystals in the absence of an applied field is studied both theoretically and experimentally. For the conventinal orientations of the grating vector, K [001] and K[001], the piezoelectric and photoelastic effects are either zero or negligible. This makes an analytical treatment of the TWM problem possible. We obtain an analytical solution for the coupled wave equations of TWM valid for arbitrary optical activity. This result is of special importance for BTO crystals. In these crystals under the condition of maximum energy transfer (|K|rD=1, where rD is the Debye radius) neither the approximation of small optical activity nor the one of dominating optical activity is applicable and our analytical solution becomes essential. Our experimental setup uses beams with a trapezoidal overlap that allows us to study the thickness-dependence of the gain in a single measurement. Experimental and theoretical results for a BTO crystal are compared with those for a BSO crystal and are explained in the framework of the model used.

Optical activity in photorefractive Bi12TiO20

The influence of optical activity on two-wave mixing (TWM) in photorefractive BTO and BSO crystals in the absence of an applied field is studied both theoretically and experimentally. For the conventinal orientations of the grating vector, K [001] and K[001], the piezoelectric and photoelastic effects are either zero or negligible. This makes an analytical treatment of the TWM problem possible. We obtain an analytical solution for the coupled wave equations of TWM valid for arbitrary optical activity. This result is of special importance for BTO crystals. In these crystals under the condition of maximum energy transfer (|K|rD=1, where rD is the Debye radius) neither the approximation of small optical activity nor the one of dominating optical activity is applicable and our analytical solution becomes essential. Our experimental setup uses beams with a trapezoidal overlap that allows us to study the thickness-dependence of the gain in a single measurement. Experimental and theoretical results for a BTO crystal are compared with those for a BSO crystal and are explained in the framework of the model used.