Ultrakold kvanteblanding

Den eksperimentelle undersøgelse af ultrakoldt kvantestof gør det muligt at studere kvantemekaniske fænomener, som ellers er utilgængelige. Et hold ledet af Innsbruck-fysikeren Francesca Ferlaino har nu blandet kvantegasser af to stærkt magnetiske grundstoffer, erbium og dysprosium, og skabte en dipolær kvanteblanding.

Et par år siden, det syntes umuligt at udvide teknikkerne til atommanipulation og dyb afkøling i det ultrakolde regime til at omfatte mange-valens-elektron atomarter. Årsagen er den stigende kompleksitet i atomspektret og de ukendte spredningsegenskaber. Imidlertid, et team af forskere, ledet af Ben Lev ved Stanford University og et østrigsk hold ledet af Francesca Ferlaino ved University of Innsbruck demonstrerede kvantedegeneration af sjældne jordarter. Ferlainos gruppe fokuserede forskningen på erbium og udviklede en kraftfuld, men alligevel overraskende enkel tilgang til fremstilling af et Bose-Einstein-kondensat.

"Vi har vist, hvordan kompleksiteten af ​​atomfysik kan åbne op for nye muligheder, " siger Ferlaino. Magnetiske arter er en ideel platform til at skabe dipolært kvantestof, hvor partikler interagerer med hinanden via en lang rækkevidde og orienteringsafhængig interaktion som små kvantemagneter.

I et nyt papir, der nu er offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , det østrigske forskerhold tager et nyt spring inden for dipolært stof. De blandede erbium og dysprosium, og for første gang, produceret en dipolær kvanteblanding. "Vi studerede meget omhyggeligt atomspektrene for disse to arter og lavede planer for, hvordan vi kunne kombinere dem og nå samtidig kvantedegeneration, " siger Philipp Ilzhöfer, en af ​​avisens to førende forfattere.

"Og vores ordning fungerede endnu bedre end forventet, giver os mulighed for at skabe et system, hvor Bose-Einstein-kondensater af erbium og dysprosium sameksisterer og interagerer med hinanden, tilføjer Arno Trautmann, den anden førende forfatter. Dette fremskridt lover at åbne nye forskningsgrænser inden for dipolært kvantestof på grund af den langsigtede interaktion mellem de to arter.