FORMATION OF SOLITONS IN ATOMIC BOSE–EINSTEIN CONDENSATES BY DARK-STATE ADIABATIC PASSAGE*
G. Juzeliūnas^a, J. Ruseckas^a, P. Öhberg^b, and M. Fleischhauer^c
aInstitute of Theoretical Physics and Astronomy of Vilnius University, A. Goštauto 12, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: gj@itpa.lt
^bDepartment of Physics, School of Engineering and Physical Sciences, Heriot–Watt University, Edinburgh EH14 4AS, UK
^cFachbereich Physik, Technische Universität Kaiserslautern, D-67663 Kaiserslautern, Germany

Received 27 June 2007; revised 20 August 2007

We propose a new method of creating solitons in elongated Bose–Einstein condensates (BECs) by sweeping three laser beams through the BEC. If one of the beams is in the first order (TEM10) Hermite–Gaussian mode, its amplitude has a transversal π phase slip which can be transferred to the atoms creating a soliton. Using this method it is possible to circumvent the restriction set by the diffraction limit inherent to conventional methods such as phase imprinting. The method allows one to create multicomponent (vector) solitons of the dark–bright form as well as the dark–dark combination. In addition it is possible to create in a controllable way two or more dark solitons with very small velocity and close to each other for studying their collisional properties.

Keywords: cold atoms, atomic Bose–Einstein condensates, solitons

SOLITONŲ SUKŪRIMAS ATOMŲ BOZĖ IR EINŠTEINO KONDENSATUOSE, ADIABATIŠKAI KEIČIANT TAMSIAS BŪSENAS
G. Juzeliūnas^a, J. Ruseckas^a, P. Öhberg^b, M. Fleischhauer^c
aVilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos institutas, Vilnius, Lietuva
^bHeriot–Watt universitetas, Edinburgas, Jungtinė karalystė
^cKaizerslauterno technikos universitetas, Kaizerslauternas, Vokietija

Pasiūlytas naujas būdas solitonams sukurti pailguose Bozė ir Einšteino kondensatuose. Solitonai sukuriami braukiant trimis lazerių pluoštais per kondensatą. Jei vienas iš pluoštų aprašomas pirmos eilės (TEM10) Ermito ir Gauso moda, elektrinio lauko amplitudė pluošto centre turi skersinį π dydžio fazės šuolį, kuris gali būti perkeltas atomams, taip sukuriant solitoną. Naudojant mūsų būdą, galima išvengti difrakcijos apribojimo fazės šuoliui, pasireiškiančio įprastame solitonų sukūrimo metode, apšviečiant dalį kondensato ir taip užrašant fazę. Mūsų metodas leidžia sukurti daugiakomponenčius (vektorinius) tamsaus–tamsaus bei tamsaus–šviesaus pavidalo solitonus. Be to, galima kontroliuojamai sukurti du ar daugiau lėtai judančius solitonus, esančius arti vienas kito, ir taip tirti jų susidūrimus.