超冷原子锂阐明对形成超流体,帮助确定最佳理论|弧卓越中心在未来的低能电子技术

•突然出现配对指出最佳理论描述超冷费米气体的
•对超导体的理解,在未来超流体超低能电子系统

Chris淡水河谷带领船队的超冷原子气体的研究在斯文本科技大学

本周发布的舰队/斯文本科技大学研究解决了长期存在的争论发生在微观层面当物质转换成超导和超流体状态。

对在超冷原子气体之间的相关性被发现生长突然如下系统冷却超流体转变温度,而不是出现逐渐在更高的温度下,随着一些理论预测。

斯文本科技大学的实验进行了超冷原子气体实验室使用的锂原子气体温度冷却到低于100 nano-Kelvin(低于绝对零度以上的1000000)。

这项新研究解锁状态的关键功能的物质称为费米气体,包括自由电子运动的例子在一个电导体(如传统的电流),或一个原子核内质子和中子。其他费米气体系统包括更奇特的州,如电子超导体或内中子的超流体的中子星。

“一个开放问题的强烈相互作用的费米气体系统已经配对的角色,”解释了舰队CI教授克里斯淡水河谷。“我们的研究表明,在超流体转变温度,pair-correlations突然增加,而不是逐渐被一些理论预测。”

两个激光束聚焦相交的云的锂原子,导致一些原子分散

这个观察是通过测量一个通用的量化参数,称为“接触参数”。这个参数量化的可能性找到两个原子在非常靠近对方,当原子形成双和强烈增强。

一个相关的研究中,麻省理工学院的马丁Zwierlein斯文本科技大学组织的技术和连续发表的论文附近发现相同的结果,使用一个完全不同的方法。斯文本科技大学和麻省理工学院实验是一个关键的突破在我们的理解在费米超流体系统搭配强大的粒子之间的相互作用。

斯文本科技大学团队生成统一的费米气体的锂- 6原子和探测系统通过测量原子的动量的一对交叉激光束,扰乱了气体以明确的方式。从这个数据,团队提取接触参数,显示15%左右的快速增长下的温度降低了超流体过渡点。

理论试图计算温度的演化联系参数是出了名的困难,取得了非常不同的预测依赖于相互作用的费米子模型。斯文本科技大学和麻省理工学院的实验支持Luttinger-Ward理论,认为结对打开突然转变温度。

研究作者塞西尔Carcy,现在d 'Optique研究所研究生院,Palaiseau

”接触和sum-rules近似统一费米气体的统一性”(DOI 10.1103 / physrevlett.122.203401)发表在物理评论快报这个星期。(arxiv)

以及澳大利亚研究理事会作者感谢麻省理工学院Zwierlein和穆克吉,以及理论研究者Zwerger(德国)、Drut(美国),Goulko(以色列),斯提纳地(意大利)和沃纳(法国)访问他们的数据和有益的讨论。

研究人员经常使用超冷原子研究量子系统,因为完美的“曲调”原子相互作用的能力。

超冷量子气体,中性原子现在帮助解锁费米系统的基础物理,经常发现现象不易在其他系统访问。

通过增加费密子原子之间的相互作用强度,实验可以探索“酉”限制,有望揭示原子行为的普遍特征相互作用的费米子可以连接我们理解超导和“bose - einstein”冷凝。

“基本从实验中发现这样可以帮助指导舰队的追求发展二维材料,进行电流不消耗能量,”克里斯淡水河谷解释道。

斯文本科技大学的超低温物理团队。前(左起):安德鲁·霍根保罗•戴克血清Rauhut,卡洛斯·库恩Sascha Hoinka克里斯•淡水河谷。
底部:艾伦·彭宁斯j . Ivan Herrera,凯尔Oswin-Inglis,亚历克斯·阿姆斯特朗。

克里斯带领舰队的研究量子气体在斯文本科技大学,在他的实验室常规冷却原子气体的温度接近绝对零度。在这个温度范围内,量子行为通常只发现在微观层面成为突出的宏观层面。

克里斯是在一百机队研究人员之一,都出于一个大挑战:减少能源使用信息和通信技术(ICT),已经至少占了全球用电量的8%,每十年翻一番。

舰队(ARC卓越中心在未来的低能电子技术)将开发系统,以最小的阻力,因此最小浪费电力流耗散的能量,在这“dissipationless”和设备电流可以开启和关闭。

这些设备将使革命性的新电子产品和通信技术与超低能耗。