玻色-爱因斯坦凝聚态动力学Gross-Pitaevskii方程的推导

摘要

考虑一个三维$N$玻色子系统,它通过排斥短程对势$N^2V(N(x_i-x_j))$相互作用,其中$\mathbf{x}=(x_1,\ldots,x_N)$表示粒子的位置。设$H_N$表示系统的哈密顿量,设$\psi_{N,t}$是薛定谔方程的解。假设初始数据$\psi_{N,0}$满足$k=1,2,\ldots\;$的能量条件。我们还假设初始状态的$k$-粒子密度矩阵被渐近分解为$N\to-infty$。我们证明了$\psi_{N,t}$的$k$-粒子密度矩阵也是渐近分解的,单粒子轨道波函数解Gross-Pitaevskii方程,这是一个三次非线性薛定谔方程,耦合常数由势$V$的散射长度给定。如果能量条件仅适用于$k=1$,但假设$\psi_{N,0}$的因式分解具有更强的意义,我们也证明了相同的结论。

作者

拉兹洛·埃尔德

德国慕尼黑大学数学研究所。39,D-80333慕尼黑,德国

本杰明·施莱恩

DPMMS,英国剑桥大学数学科学中心E1.01室,Wilberforce路,剑桥,CB3 0WB

姚鸿泽

哈佛大学数学系,地址:One Oxford Street,Cambridge,MA 02138,美国