Suche nach ‘Schallwellen’ im Parameter der superfluiden Ordnung

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Eine diese Woche veröffentlichte Studie der Swinburne University of Technology untersucht die Ausbreitung von Energie in Form von Schallwellen in einem Quantengas, wobei zum ersten Mal starke Variationen in der Natur der Schallwelle in Abhängigkeit von der Temperatur festgestellt wurden.

Bei niedrigen Energien bewegt sich diese Energie über die kollektive Bewegung vieler Teilchen, die sich synchron bewegen – im Wesentlichen als Schallwellen, die mit Hilfe von Quasiteilchen, so genannten Phononen, quantifiziert werden.Unterhalb der supraflüssigen Übergangstemperatur Tc können sich diese Schallwellen in einem einheitlichen Fermi-Gas kollisionsfrei ausbreiten und werden von Wellen in der Phase des supraflüssigen Ordnungsparameters (Wellenfunktion) getrieben – diese Mode ist als Bogoliubov-Anderson (BA)-Phononon bekannt.

Oberhalb von Tc werden die Schallwellen stärker gedämpft, und Kollisionen spielen eine dominierende Rolle.Starke Ähnlichkeiten wurden in der Temperaturabhängigkeit des Schalls im einheitlichen Fermi-Gas und im Verhalten der Phononen in flüssigem Helium festgestellt, das eines der ersten historisch identifizierten Superfluide war.

Diese Studie liefert quantitative Benchmarks für dynamische Theorien von stark korrelierten Fermionen.

Die ultrakalten atomaren Gase, die im Labor von Prof.

Chris Vale in Swinburne gebildet und untersucht werden, ermöglichen eine sehr präzise Abstimmung der Wechselwirkungen zwischen den Atomen.”Wir haben ein hochverdünntes Gas aus Li6-Atomen gekühlt und eingeschlossen und so ein einheitliches Fermi-Gas realisiert, das die stärksten Wechselwirkungen zeigt, die die Quantenmechanik mit einem Kontaktpotenzial zulässt”, erklärt Prof.

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Vale.

In einem einheitlichen Gas werden elastische Stöße zu Resonanzen und die thermodynamischen Eigenschaften des Gases zu universellen Funktionen der Temperatur und Dichte.

Einheitliche Fermi-Gase ermöglichen eine präzise Prüfung von Theorien über wechselwirkende Fermionen.Das Team untersuchte dann Anregungen im Gas oberhalb und unterhalb des supraflüssigen Phasenübergangs Tc mit Hilfe der Zwei-Photonen-Bragg-Spektroskopie.

“Wir haben Anregungsspektren bei einem Impuls von etwa der Hälfte des Fermi-Impulses gemessen, sowohl oberhalb als auch unterhalb der kritischen Temperatur Tc des Suprafluids”, erklärt der Studienautor….

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