The nature of superfuidity and Bose-Einstein condensation: from liquid ⁴He to dilute ultracold atomic gases (Review Article)

We present a brief overview of crucial historical stages in creation of superfluidity theory and of the current state of the microscopic theory of superfluid ⁴He. We pay special attention to the role of Bose-Einstein condensates (BECs) in understanding of physical mechanisms of superfluidity and identification of quantum mechanical structure of ⁴He superfluid component below -point, in particular — the possibility that at least two types of condensates may appear and coexist simultaneously in superfluid ⁴He. In this context we discuss the properties of the binary mixtures of BECs and types of excitations, which may appear due to intercomponent interaction in such binary mixtures of condensates. We also discuss current status of investigations of persistent currents in toroidal optical traps and present an outlook of our recent findings on this subject

Stable spatial envelope wave structures in plasmas

Conditions for formation of two- and three-dimensional localized envelope soliton-like structures in plasmas are investigated. These structures are described by modified nonlinear Schrцdinger equation, including higher order linear and nonlinear effects. It is shown that higher order effects are crucial to explain formation of localized structures, which have been observed in plasmas. Stability of stationary soliton-like structures is investigated. Obtained results are applied to interpretation of the experiments on Langmuir solitons generation in electron-beam plasma systems.Вивчено умови формування двовимірних та тривимірних солітоноподібних структур огинаючих в плазмі. Такі структури описуються модифікованим нелінійним рівнянням Шредінгера, що враховує лінійні ті нелінійні ефекти вищого порядку. Показано, що ефекти вищого порядку є принципово важливими для пояснення утворення локалізованих квазідвовимірних та тривимірних структур огинаючих, що спостерігаються в плазмі. Досліджено стійкість стаціонарних солі тонних структур. Отримані результати використовуються для пояснення експериментів із збудження ленгмюрових солітонів у плазмово-пучкових системах.Изучены условия формирования двумерных и трёхмерных солитоноподобных структур огибающих в плазме. Такие структуры описываются модифицированным нелинейным уравнением Шрёдингера, учитывающим линейные и нелинейные эффекты высшего порядка. Показано, что эффекты высшего порядка принципиально важны для объяснения образования локализованных сруктур огибающих, которые наблюдаются в плазме. Исследована устойчивость стационарных солитонных структур. Полученные результаты применяются для интерпретации экспериментов по возбуждению ленгмюровских солитонов в плазменно-пучковых системах

Pulse Shape Analysis and Identification of Multipoint Events in a Large-Volume Proportional Counter in an Experimental Search for 2K Capture Kr-78

A pulse shape analysis algorithm and a method for suppressing the noise component of signals from a large copper proportional counter in the experiment aimed at searching for 2K capture of Kr-78 are described. These signals correspond to a compound event with different numbers of charge clusters due to from primary ionization is formed by these signals. A technique for separating single- and multipoint events and determining the charge in individual clusters is presented. Using the Daubechies wavelets in multiresolutional signal analysis, it is possible to increase the sensitivity and the resolution in extraction of multipoint events in the detector by a factor of 3-4.Comment: 10 pages, 8 figures. submitted to Instruments and Experimental Techniques; ISSN 0020/441

Tracking azimuthons in nonlocal nonlinear media

We study the formation of azimuthons, i.e., rotating spatial solitons, in media with nonlocal focusing nonlinearity. We show that whole families of these solutions can be found by considering internal modes of classical non-rotating stationary solutions, namely vortex solitons. This offers an exhaustive method to identify azimuthons in a given nonlocal medium. We demonstrate formation of azimuthons of different vorticities and explain their properties by considering the strongly nonlocal limit of accessible solitons.Comment: 11 pages, 7 figure

Analogues of Josephson junctions and black hole event horizons in atomic Bose–Einstein condensates

We study dynamical processes in coherently coupled atomic Bose–Einstein condensates. Josephson effects in ring-shaped and dumbbell geometries are theoretically investigated. Conditions for observation of the Josephson effect are revealed. We found that multicharged persistent current in toroidal condensate can be robust even for supersonic atomic flow. In numerical simulations the acoustic analogues of event horizon in quantized superflow were observed. These theoretical finding open perspectives for investigation of Bose Josephson junctions and quantum aspects of acoustic analogue of Hawking radiation in existing experimental setups.Вивчено динамічні процеси у когерентно зв’язаному атомному конденсаті Бозе–Ейнштейна. Теоретично досліджено джозефсонівські елементи в кільцеподібних та гантелеподібних геометріях. Виявлено умови спостереження ефекту Джозефсона. Визначено, що багатозарядний постійний струм в тороїдному конденсаті може бути стійким навіть для надзвукового потоку атомів. У числових розрахунках спостерігалися акустичні аналоги горизонтів подій в квантованих надпотоках. Ці теоретичні знахідки відкривають перспективи для дослідження бозе-джозефсонівських переходів та квантових аспектів акустичного аналога випромінювання Хокінга в існуючих експериментальних пристроях.Изучены динамические процессы в когерентно связанном атомном конденсате Бозе–Эйнштейна. Теоретически исследованы джозефсоновские элементы в кольцеобразных и гантелеобразных геометриях. Выявлены условия наблюдения эффекта Джозефсона. Обнаружено, что многозарядный постоянный ток в тороидальном конденсате может быть устойчивым даже для сверхзвукового потока атомов. В численных расчетах наблюдались акустические аналоги горизонтов событий в квантованных суперпотоках. Эти теоретические находки открывают перспективы для исследования бозе-джозефсоновских переходов и квантовых аспектов акустического аналога излучения Хокинга в существующих экспериментальных установках

Analogues of Josephson junctions and black hole event horizons in atomic Bose–Einstein condensates

We study dynamical processes in coherently coupled atomic Bose–Einstein condensates. Josephson effects in ring-shaped and dumbbell geometries are theoretically investigated. Conditions for observation of the Josephson effect are revealed. We found that multicharged persistent current in toroidal condensate can be robust even for supersonic atomic flow. In numerical simulations the acoustic analogues of event horizon in quantized superflow were observed. These theoretical finding open perspectives for investigation of Bose Josephson junctions and quantum aspects of acoustic analogue of Hawking radiation in existing experimental setups.Вивчено динамічні процеси у когерентно зв’язаному атомному конденсаті Бозе–Ейнштейна. Теоретично досліджено джозефсонівські елементи в кільцеподібних та гантелеподібних геометріях. Виявлено умови спостереження ефекту Джозефсона. Визначено, що багатозарядний постійний струм в тороїдному конденсаті може бути стійким навіть для надзвукового потоку атомів. У числових розрахунках спостерігалися акустичні аналоги горизонтів подій в квантованих надпотоках. Ці теоретичні знахідки відкривають перспективи для дослідження бозе-джозефсонівських переходів та квантових аспектів акустичного аналога випромінювання Хокінга в існуючих експериментальних пристроях.Изучены динамические процессы в когерентно связанном атомном конденсате Бозе–Эйнштейна. Теоретически исследованы джозефсоновские элементы в кольцеобразных и гантелеобразных геометриях. Выявлены условия наблюдения эффекта Джозефсона. Обнаружено, что многозарядный постоянный ток в тороидальном конденсате может быть устойчивым даже для сверхзвукового потока атомов. В численных расчетах наблюдались акустические аналоги горизонтов событий в квантованных суперпотоках. Эти теоретические находки открывают перспективы для исследования бозе-джозефсоновских переходов и квантовых аспектов акустического аналога излучения Хокинга в существующих экспериментальных установках