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Few-body physics of ultracold atoms and molecules in confined geometry Vladimir Melezhik Bogoliubov Lab. of Theoretical Physics, JINR, Dubna Outline: Experimental achievements (laser cooling, optical traps, atomic chips) New physics: quantum gases, physics of Bose-Einstein condensations Problems: low-dimensional few-body physics Theoretical models (simple ones) Resent results (extended models) Perspectives, what is going to happen ? 3-5 Feb 2010, Dubna What happens if atoms scatter in excited states? E What happens in collision of two distinguishable particles ? in a harmonic waveguide if What happens if inelastic collisions? Molecule formation? 1 2 N 1 2 N V.Melezhik,J.I.Kim,P.Schmelcher,Phys.Rev.A76,053611(2007) 10 10 t=0 10 -5 10 -5 -6 10 -7 10 10 10 -4 0 4 R 100 8 12 200 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 -3 -4 10 10 -3 150 50 0 -6 -7 0 4 100 8 R r t=4 150 r 12 200 10 t=6 10 10 10 -7 10 0 50 -3 t=8 -4 -5 -6 -7 0 0 4 R 100 8 150 12 200 50 r 0 R 4 8 12 200 150 100 50 r 0 0,30 0,30 0,30 0,25 0,25 0,25 0,20 0,20 0,20 0,15 0,15 0,15 0,10 0,10 0,10 0,05 0,05 0,05 0,00 0,00 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 0,00 200 0,30 0,30 0,25 0,25 0,20 0,20 0,15 0,15 0,10 0,10 0,05 0,05 0,00 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 0,00 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 1,0 0 2 4 6 8 10 0,8 8 0,6 6 0,4 4 0,2 2 0,0 0 2 4 6 8 0 10 0 0 2 2 4 4 6 6 8 8 10 5 5 0 0 -5 -10 1,0 -5 -10 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 1,0 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 0 2 4 6 8 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 -0,2 400 0 2 4 6 8 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 2 4 6 8 0 0 2 2 4 4 6 6 8 8 200 400 200 0 0 -200 -400 0,24 -0,2 -200 -400 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0,24 0,20 0,20 0,16 0,16 0,12 0,12 0,08 0,08 0,04 0,04 0,00 0,00 0 2 4 6 8 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 -0,2 5 0 2 4 6 8 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 -0,2 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 1,0 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 1,0 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 0 2 4 6 8 2 0,0006 2 |(z,=0,t)/r| 0,0006 t=0 0,0004 t=2 0,0004 0,0002 0,0002 0,0000 -200 -100 0 z 100 0,0000 200 -200 2 0,0006 |(z,=0,t)/r| 0,0006 t=4 100 200 0 z 100 200 |(z,=0,t)/r| 0,0004 0,0002 0,0000 -200 0 z 2 |(z,=0,t)/r| 0,0004 -100 t=6 0,0002 -100 0 z 100 0,0000 200 -200 -100 2 2 0,0015 |(z,=0,t)/r| 0,0015 t=0 0,0010 t=2 0,0010 0,0005 0,0005 0,0000 -200 -100 0 z 100 0,0000 -200 200 |(z,=0,t)/r| 0,0015 t=4 0,0010 0,0010 0 z 100 200 |(z,=0,t)/r| t=8 CIR 0,0005 0,0005 0,0000 -200 -100 2 2 0,0015 |(z,=0,t)/r| -100 0 z 100 0,0000 -200 200 -100 0 z 100 200 2 0,0006 |(z,=0,t)/r 0,015 t=0 0,010 0,0004 t=2 0,005 0,0002 0,0000 -200 |(z,=0,t)/r| -100 0 z 100 0,000 -200 200 2 -100 0 z 100 200 100 200 2 0,004 |(z,=0,t)/r| |(z,=0,t)/r| 0,0006 0,003 t=4 t=8 0,0004 0,002 0,0002 0,001 0,000 -200 -100 0 z 100 0,0000 200 -200 -100 0 z 1,0 Effect of CM coupling with relative atom-atom motion 0,5 1,0 8 9 1,0 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,0 1000 0,5 1,0 8 9 0,0 1000 800 800 600 600 400 400 200 200 0 20 0,5 0,5 1,0 8 9 0,5 1,0 1,0 8 8 9 9 10 0 20 10 0 0 -10 -10 -20 -20 0,5 1,0 8 9 Multichannel atomic scattering in waveguides S.Seaidian, V.Melezhik, P.Schmelcher, Phys.Rev.A77, 042721(2007) One open channel M.Moore, T.Bergeman and M.Olshanii, J.Phys.IV, 116, 69 (2004) Multi-channel scattering of bosons in confined geometries Multi-channel scattering of fermions in confined geometries