Sound-ring radiation of expanding vortex clusters
Sound-ring radiation of expanding vortex clusters
复制标题
膨胀涡团的声环辐射
DOI：
10.1103/physrevresearch.4.023099
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发表时间：
2022
影响因子：
4.2
通讯作者：
Geelmuyden A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Geelmuyden A
我们研究了二维玻色-爱因斯坦凝聚体中不断膨胀的致密涡旋簇中出现的波涡相互作用。我们采用为紧凑引力物体开发的技术来推导有效涡流场周围扰动的波涡相互作用的特征模式。我们证明了轨道或声环的存在，类似于引力光环，并计算了非平衡涡旋团的特征谱。从随机 Gross-Pitaevskii 方程的数值模拟中获得的频谱显示了不断扩大的涡团，与分析预测非常一致。我们的发现与二维量子湍流、流体流动的半经典极限以及表现出离散循环的旋转致密物体相关。
We investigate wave-vortex interaction emerging from an expanding compact vortex cluster in a two-dimensional Bose-Einstein condensate. We adapt techniques developed for compact gravitational objects to derive the characteristic modes of the wave-vortex interaction perturbatively around an effective vortex flow field. We demonstrate the existence of orbits or sound rings, in analogy to gravitational light rings, and compute the characteristic spectrum for the out-of-equilibrium vortex cluster. The spectrum obtained from numerical simulations of a stochastic Gross-Pitaevskii equation exhibiting an expanding vortex cluster is in excellent agreement with analytical predictions. Our findings are relevant for two-dimensional quantum turbulence, the semiclassical limit around fluid flows, and rotating compact objects exhibiting discrete circulation.
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