Descrizione del progetto
Una visione più chiara delle dinamiche a lungo raggio dei fermioni
Il gas di Fermi è costituito da fermioni, ovvero particelle elementari quali elettroni, protoni e neutroni che vengono considerate gli elementi costitutivi di tutta la materia. Gli atomi ultrafreddi forniscono nuovi indizi sul modo in cui si comportano i fermioni fortemente interagenti, ma dispongono di una capacità limitata di descrivere le interazioni a lungo raggio. Il progetto LongRangeFermi, finanziato dall’UE, si avvarrà di due innovative tecniche di microscopia a gas quantistico per comprendere in modo migliore la fisica alla base di questi fermioni. I ricercatori impiegheranno la microscopia ottica non lineare per studiare fermioni dipolari su reticoli e strati doppi, nonché la microscopia a ioni pulsati per studiare le impurità presenti nei gas di Fermi con una risoluzione spaziale senza precedenti. I risultati del progetto sono promettenti per guidare la ricerca sui sistemi composti da gas di Fermi nell’ambito di vari campi, quali scienza dei materiali, fisica nucleare e astrofisica.
Obiettivo
Strongly interacting Fermi gases appear in nature from the smallest to the largest scales from atomic nuclei to white dwarfs and neutron stars. However, they are notoriously difficult to model and understand theoretically. Emulating such Fermi systems with ultracold atoms has been highly successful in recent years, but the approach has been limited to short-range interactions of the van der Waals type. Longer-range interactions such as dipolar or atomcharge interactions would provide a significant enrichment of the accessible physics, including next-neighbour interactions in the FermiHubbard Model, dipolar Fermi polarons, bilayer pair formation and superfluidity, and charged Fermi polaron formation and transport.
We will tackle these challenging fundamental physics problems experimentally with two innovative quantum gas microscopy techniques suited for the detection of strong dipolar quantum correlations in lattices and bilayers and fermionic correlations around impurities and charges. The first technique is based on non-linear optical microscopy to study dipolar fermions on lattices and bilayers. The second technique is a newly developed and demonstrated pulsed ion microscope with unprecedented spatial (<200 nm) and temporal (<10 ns) resolution at 100 m depth of field that will be extended to study impurities created in a bulk Fermi gas. The pulsed operation enables controlled studies of transport of charged polarons in a Fermi gas. This novel quantum gas microscope can resolve the dynamics from the two-body collisional time scale to the collective many-body timescale.
With these versatile tools at hand we will gain a deep microscopic understanding of the underlying physics of strongly correlated fermionic quantum matter with interactions longer-ranged than those typically present in all previous experiments. These highly controllable atomic model systems promise to guide research on related Fermi systems in material science, nuclear physics and astrophysics.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. La classificazione di questo progetto è stata convalidata dal team del progetto.
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Invito a presentare proposte
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ERC-ADG - Advanced GrantIstituzione ospitante
70174 Stuttgart
Germania