Charakterystyka chmur kolidujących atomów
Kondensaty Bosego-Einsteina (BEC) stanowią unikatową postać materii, fazę piątą, po fazie stałej, ciekłej, gazowej oraz plazmie wysokoenergetycznej. Te sztuczne ultrazimne chmury atomowe są najzimniejszymi znanymi obiektami we Wszechświecie. Tworzą się one wówczas, gdy oddzielne atomy – ochłodzone do temperatury bliskiej zeru bezwzględnemu – łączą się w obiekty kwantowo-mechaniczne. Zachowują się jak pojedyncza fala spójnej materii, odznaczająca się godnymi uwagi właściwościami. Einstein przewidział istnienie takich form materii w roku 1924, opierając się na sformułowaniach indyjskiego naukowca, Bosego. Jednak pierwsze kondensaty BEC otrzymano dopiero w roku 1995, a odpowiedzialni za to naukowcy zostali uhonorowani Nagrodą Nobla. W ciągu ostatnich 20 lat badania nad właściwościami BEC rozwinęły się ogromnie, prowadząc do potencjalnych zastosowań w dziedzinie obrazowania, pamięci kwantowej oraz wysokoczułej aparatury pomiarowej. Jednakże niewielka liczba badań prowadziła do systematycznych zmian w różnych sytuacjach szerokiego zakresu parametrów, dając szczegółową wiedzę na temat dynamicznego zachowania BEC. Finansowany ze środków UE projekt QUANTUMDYNAMICS ("Characterisation of the basic elements of BEC dynamics beyond mean-field") otworzył drzwi do nowych linii badań, obejmujących obszerne i szczegółowe opisy oraz metody. Naukowcy skoncentrowali się na atomach wyrzuconych z kondensatu, aby uzyskać źródło skorelowanego kwantu i uwikłane masywne cząstki. Ocenili oni sytuacje, takie jak kolizje BEC oraz oddziaływania z przeszkodami i wirami. Badaczom udało się uzyskać mapy ilościowe zachowania jako funkcji podstawowych parametrów stanowiących przedmiot zainteresowania, z ważnymi konsekwencjami dla projektowania nowych eksperymentów. Ponadto naukowcy opracowali nowe metody symulacji numerycznych. Niektórzy z nich pracowali przy trwających eksperymentach dotyczących metastabilnego helu, wykazujących silnie nieklasyczne korelacje w parach atomowych, wyrzuconych z BEC wskutek kolizji. Wyniki rozszerzają rezultaty przełomowych eksperymentów w dziedzinie optyki kwantowej sprzed kilku dekad, dotyczących nieklasycznych pól światła i fotonów, aż po masywne atomy. Eksperymenty nad BEC i ich zastosowania rozkwitają. Metody i wyniki opracowane w zakresie programu QUANTUMDYNAMICS rozszerzają pole badań na swój własny sposób i zwiększają potencjał społeczności fizyków materii skondensowanej w zakresie odkryć.
