Зависимость флуктуаций населённости бозе-конденсата в газе взаимодействующих частиц от размера системы: численный анализ

Рассматривается статистика населённости бозе-конденсата в газе взаимодействующих частиц, удерживаемом при низкой температуре в трёхмерных ловушках кубической формы с различными граничными условиями. На основе численных расчётов исследуется поведение математического ожидания и дисперсии населённости конденсата при увеличении размеров системы, соответствующем переходу к термодинамическому пределу при постоянных температуре и плотности газа. Для широкого диапазона размеров ловушек, соответствующего реальным экспериментам, анализируется конкуренция тепловых и квантовых вкладов в моменты изучаемого статистического распределения, а также его зависимость от граничных условий. Оценивается, с какой точностью и начиная с каких размеров системы результаты, полученные в термодинамическом пределе, применимы к реальным мезоскопическим системам.

На английском языке
Dependence of the bose-condensate population fluctuations in a gas of interacting particles on the system size: numerical evaluation
Tarasov S.V.
Kocharovsky VL.V.
Kocharovsky V.V.

We consider the Bose-condensate population statistics for a gas of interacting particles confined into a three-dimensional cubic trap with different boundary conditions at a low temperature. Behavior of the mathematical expectation and dispersion of the condensate population with the system size increase corresponding to the transition to a thermodynamic limit at constant temperature and density of the gas is examined on the basis of numerical calculations. A competition between the thermal and quantum contributions to the moments of the statistical distribution, as well as the dependence of the statistics character on the boundary conditions, are analyzed for a wide range of trap sizes related to the actual experiments. It is found with what accuracy and starting with which system sizes the thermodynamic-limit results could be applied to the actual mesoscopic systems.