Badanie układów silnie skorelowanych
Gazy ultrazimnych atomów idealnie nadają się do badania fizyki kwantowej układów wielociałowych oraz badania materii i egzotycznych zjawisk kwantowych. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu "Strongly correlated ultracold Rydberg gases" (CORYGAS) wykorzystali niezwykłe właściwości silnie wzbudzonych atomów rydbergowskich w gęstych gazach atomowych, aby zbadać fizykę silnie skorelowanych układów wielociałowych. Aby otrzymać atomy rydbergowskie, naukowcy użyli laserów do oświetlenia grupy atomów zimnego gazu. Atomy te po wzbudzeniu do stanu rydbergowskiego silnie oddziaływały między sobą, w wyniku czego powstawały korelacje przestrzenne. Naukowcy zaobserwowali polaritony rozchodzące się we wzbudzonym gazie ultrazimnych atomów, sprzężone przez elektromagnetycznie indukowany rezonans przejrzystości. Silne oddziaływania o dalekim zasięgu między wzbudzeniami rydbergowskimi prowadziły do zablokowania polaryzacji, powodując duże nieliniowości optyczne i modyfikację statystycznej liczby polaritonów. Łącząc obrazowanie optyczne i wysokorozdzielczą detekcję polaritonów rydbergowskich, uczeni badali ten sprzężony układ atomowo-świetlny. Zastosowana technika znacząco ułatwia obserwację transportu energii. Statystyka metodą pełnego zliczania dostarczyła cennych informacji na temat Rydbergowskich oddziałujących układów wielociałowych. W szczególności uzyskano nowe wiadomości na temat mechanizmów formowania się korelacji w takich układach. Układy skorelowane obejmujące kilka wzbudzeń otrzymano poprzez wzrost sekwencyjny. Wzbudzenia te oddziaływały ze sobą, rekompensując rozstrajanie lasera. Naukowcy zaobserwowali też nagłą i spontaniczną ewolucję początkowo skorelowanego gazu odpychających się atomów rydbergowskich do ultrazimnej plazmy. Oddziaływania między atomami rydbergowskimi okazały się silnie wpływać na dynamikę tworzenia się plazmy. Projekt CORYGAS dostarczył dowodu na to, że oddziaływania atomów rydbergowskich w ultrazimnych gazach pomagają w badaniu nowych silnie skorelowanych wielociałowych faz materii oraz mechanizmów ich samodzielnego porządkowania się. Przygotowują tym samym grunt pod badanie splątanych stanów atomów, które mogą znaleźć zastosowanie w kwantowych systemach informatycznych.
Słowa kluczowe
Układy skorelowane, laser, ultrazimny gaz atomów, układ wielociałowy, atom rydbergowski, rozstrajanie, plazma
