Eksperymentalne badanie zjawisk związanych z gazami Bosego
Za odkrycie i objaśnienie ułamkowego kwantowego efektu Halla (FQHE), opisującego zachowanie się gazów elektronowych w określonych warunkach pola magnetycznego, przyznana została w roku 1998 Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki. Odkrycie to spowodowało jednak powstanie wielu nowych pytań, które wciąż pozostają bez odpowiedzi, i stanowi ważną dziedzinę badań fizyki materii skondensowanej. Opracowanie eksperymentalnego paradygmatu umożliwiającego naukowcom testowanie nowych hipotez było celem finansowanego ze środków UE projektu "Quantum Hall states in ultracold atomic gases" (FLUX LATTICES) . Gazy Bosego składają są jednorodnych cząstek o spinie całkowitym. Po przechłodzeniu cząstki te tworzą nową postać materii noszącą nazwę nadcieczy. Atomy są jednak neutralne i łączą się z polem magnetycznym w inny sposób niż naładowane elektrony. Aby zbadać FQHE powiązane z elektronami w polu magnetycznym, naukowcy posłużyli się dwiema metodami opartymi na tworzeniu sztucznych pól cechowania. Do zastosowania tych pól potrzebne było najpierw scharakteryzowanie statycznego i dynamicznego zachowania dwuwymiarowej cieczy kwantowej. Naukowcy przeprowadzili pionierskie prace, których efektem było opisanie zachowania się nadcieczy i publikacja na łamach Nature Physics. Ponadto zastosowali nową metodę doświadczalną umożliwiającą mierzenie równania stanu cieczy wraz z takimi właściwościami, jak ciśnienie, temperatura, masa i objętość. Artykuł opisujący te prace i ich wyniki jest obecnie przygotowywany do publikacji. Możliwość chłodzenia i chwytania atomów oraz manipulowania nimi stanowi podstawę badań eksperymentalnych w dziedzinie ultrazimnych gazów atomowych. Zimne atomy są zwykle chwytane w potencjale harmonicznym (pułapka harmoniczna). Naukowcy zastąpili ją pułapką typu "box trap", która umożliwia tworzenie dowolnych geometrii w dwóch sąsiednich pułapkach. System doświadczalny pozwala na badanie koherencji o quasi-długim zakresie oraz fascynujących nowych właściwości fizycznych dwuwymiarowych gazów Bosego. W ramach projektu FLUX LATTICES przeprowadzono badania doświadczalne dotyczące szeregu najważniejszych zagadnień z dziedzinie fizyki materii skondensowanej. Już w pierwszych 16 miesiącach realizacji tej pionierskiej inicjatywy udało się zatrudnić stypendystę programu Marie Curie oraz położyć podwaliny pod przyszłe badania na uczelni macierzystej.
