Caratterizzazione sperimentale dei fenomeni del gas di Bose
La scoperta e la spiegazione dell'effetto Hall quantistico frazionario (FQHE), che descrive il comportamento dei gas di elettroni in determinate condizioni di campo magnetico, ha contribuito all'assegnazione di un Premio Nobel per la Fisica nel 1998. Tuttavia, la scoperta ha dato origine a molti nuovi interrogativi tuttora senza risposta ed è un'area importante della ricerca nell'ambito della fisica della materia condensata. Lo sviluppo di un paradigma sperimentale che permetta agli scienziati di testare nuove ipotesi è stato al centro del progetto (FLUX LATTICES) ("Quantum Hall states in ultracold atomic gases"), finanziato dall'UE. I gas di Bose sono composti da particelle uniformi a spin intero. Quando vengono ultra-raffreddate, le particelle creano una nuova forma di materia chiamata superfluido. Tuttavia, gli atomi sono neutri e si legano ai campi magnetici in modo diverso rispetto agli elettroni carichi. Al fine di studiare l'FQHE correlato agli elettroni in un campo magnetico, il team ha esplorato due approcci basati sulla creazione di campi di gauge artificiali. L'applicazione dei campi ha innanzitutto richiesto la caratterizzazione del comportamento statico e dinamico di un fluido quantistico bidimensionale. Gli scienziati hanno condotto un lavoro pionieristico, arrivando a una descrizione del comportamento del superfluido e ottenendo una pubblicazione su Nature Physics. Inoltre, hanno implementato un nuovo metodo sperimentale che consente la misurazione delle proprietà relative all'equazione di stato del fluido quali pressione, temperatura, massa e volume. Il manoscritto che descrive il lavoro e i risultati è attualmente in fase di preparazione per la pubblicazione. La capacità di raffreddare, limitare e manipolare gli atomi è al centro della ricerca sperimentale sui gas atomici ultrafreddi. Gli atomi freddi sono tradizionalmente confinati in potenziali armonici (trappole armoniche). I ricercatori hanno sostituito queste trappole con scatole di potenziale (scatole trappola), consentendo la creazione di geometrie arbitrarie come nel caso di due trappole vicine. Il sistema sperimentale ha consentito l'indagine della coerenza quasi a lungo raggio e nuove interessanti prospettive in termini di fisica dei gas di Bose bidimensionali. Nell'ambito del progetto FLUX LATTICES sono state condotte ricerche sperimentali su alcune questioni aperte di fisica della materia condensata. Il lavoro pionieristico svolto nel corso dei primi 16 mesi ha portato all'ottenimento di una cattedra presso il Marie Curie Fellow e ha gettato le basi per una promettente ricerca futura presso l'università ospitante.
