Excitation spectrum and electrical properties of the condensate of Bose atoms

Abstract

It is shown that the condensate of a degenerated Bose gas consisting of neutral atoms possesses electrical properties which differ from a trivial polarization of the atoms in the electric field. A notion of an isotropic quadrupole moment (IQM) of a neutral atom is introduced. A distribution of IQM reflects a specific spatial ordering in the condensate and produces a distribution of the electric potential. Small vibrations of the Bose gas are considered and a correction to the Bogoliubov spectrum of elementary excitations in the degenerated Bose gas is obtained. An additional term in the Gross-Pitaevskii equation which is responsible for such a correction is found and a new type of the nonlinear Schrodinger equation (NSE) is constructed. Since the Bose condensate is akin to the superfluid component in He II, a manifestation of its electrical activity could have a relation to the electrical activity of the superfluid liquid observed experimentally.

Показано, що конденсат виродженого Бозе-газу нейтральних атомів володіє електричними властивостями, які відрізняються від тривіальної поляризації атомів у електричному полі. Вводиться поняття ізотропного квадрупольного моменту (ІКМ) нейтрального атома. Розподіл ІКМ відображає особливе просторове впорядкування в конденсаті і генерує розподіл електричного потенціалу. Розглядаються малі коливання Бозе-газу і отримується поправка до Боголюбівського спектру елементарних збуджень у виродженому Бозе-газі. Знайдено додатковий член у рівнянні Гроса-Пітаєвского, який відповідає за таку поправку та побудовано новий тип нелінійного рівняння Шредіннера. Оскільки Бозе-конденсат є споріднений з надплинною компонентою в He II, то прояв його електричної поведінки може мати відношення до експериментально спостережуваної електричної поведінки надплинної рідини