Fysiker från universitetet i Luxemburg, tillsammans med internationella samarbetspartners, har nyligen publicerat en artikel i den internationellt kända tidskriften Fysiska granskningsbrev . I den här artikeln, de visar hur kvantmekaniska störningseffekter kan tillåta experimenterare att bättre studera egenskaperna hos partiklar som fångas i kvantvätskor via resonanser i absorptionsspektrumet.

Ytvågor i vatten

Att kasta en sten i en lugn sjö skapar ringar på vattenytan. Att kasta två stenar i sjön skapar två sådana ytvågor, som kan bilda ett intressant interferensmönster. Att skapa dessa vågor kräver energi, som överförs från stenarna till vattnet, slutligen resulterar i att stenarna upplever en friktionskraft. I klassisk fysik är detta ett mycket gammalt problem, men dess kvantmekaniska motsvarighet har fortfarande överraskningar.

Bose-Einstein kondenserar

Den kvantmekaniska ekvivalenten består av två laddade joner som är nedsänkta i en "vätska" bildad av lättare neutrala atomer. Experimentellt, sådana system har redan förverkligats för några år sedan genom att kombinera en jonfälla, som håller de laddade jonerna på plats, med en magneto-optisk fälla som gör att man kan föra de neutrala atomerna till ett kollektivt kvanttillstånd som kallas ett Bose-Einstein-kondensat (BEC). Eftersom jonerna är elektriskt laddade, de kan manipuleras med hjälp av elektriska fält. Särskilt, energiöverföringen från jonerna till BEC, och den resulterande friktionskraften, kan mätas genom att studera absorptionen av elektromagnetiska fält.

Resonanser och antiresonanser

Fysiker från gruppen Thomas Schmidt vid universitetet i Luxemburg, tillsammans med forskare från Institut Polytechnique de Paris och Iowa State University, upptäckte att ett nytt fenomen uppstår om BEC förlängs och kvantemekanisk karaktär hos de två jonerna och atomerna beaktas. I detta fall, interferensen mellan vågorna som avges av jonerna och det externt applicerade elektriska fältet orsakar resonans- och antiresonansegenskaper i absorptionsspektrumet. Vid resonansfrekvensen, jonerna reagerar mycket starkt på ett applicerat elektriskt fält, medan vid antiresonanser, ingen energi alls kan absorberas från det applicerade fältet.

Dessa resonanser och antiresonanser är en följd av kvantstörningar, BEC:s långsträckta natur, och den starka Coulomb -kraft som verkar mellan jonen och atomerna. Därför, de kan fungera som ett användbart experimentellt verktyg för att ytterligare karakterisera egenskaperna hos BEC, till exempel deras ljudhastighet eller hur de interagerar med inbäddade joner.