Skip to main content
Przejdź do strony domowej Komisji Europejskiej (odnośnik otworzy się w nowym oknie)
polski pl
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS

A microscopic view of fermionic quantum matter with long-range interactions

Opis projektu

Lepsze zrozumienie dynamiki fermionów na dużych odległościach

Gazy Fermiego składają się z fermionów – cząstek elementarnych takich jak elektrony, protony i neutrony, które są powszechnie uważane za elementy składowe całej materii we Wszechświecie. Schładzanie atomów do bardzo niskich temperatur pozwoliło nam lepiej poznać oddziaływania silne między fermionami, jednak nie dysponujemy rozległą wiedzą pozwalającą na precyzyjne opisanie oddziaływań na dużych odległościach. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu LongRangeFermi zamierza zastosować dwie innowacyjne techniki kwantowej mikroskopii gazów w celu lepszego zrozumienia zasad fizycznych rządzących oddziaływaniami silnymi między fermionami. Naukowcy zastosują nieliniową mikroskopię optyczną do badania dipolowych fermionów na siatkach i dwuwarstwach, a także mikroskopię jonową w celu badania zanieczyszczeń w gazach Fermiego z niespotykaną dotąd rozdzielczością przestrzenną. Badania rzucą nowe światło na zagadnienie gazów Fermiego w materiałoznawstwie, fizyce jądrowej i astrofizyce.

Cel

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 atom–charge interactions would provide a significant enrichment of the accessible physics, including next-neighbour interactions in the Fermi–Hubbard 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 µm 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.

Dziedzina nauki (EuroSciVoc)

Słowa kluczowe

Program(-y)

Temat(-y)

System finansowania

ERC-ADG - Advanced Grant

Wyświetl wszystkie projekty finansowane w ramach tego programu finansowania

Zaproszenie do składania wniosków

(odnośnik otworzy się w nowym oknie) ERC-2020-ADG

Wyświetl wszystkie projekty finansowane w ramach tego zaproszenia

Instytucja przyjmująca

UNIVERSITY OF STUTTGART
Wkład UE netto
€ 2 496 420,00
Koszt całkowity
€ 2 496 420,00

Beneficjenci (1)