Description du projet
Une superfluidité inédite grâce à un nouveau système 2D de gaz atomique ultrafroid
La découverte du fait que l’hélium circule sans résistance dans des tubes très fins remonte à il y a plus d’un siècle, tout comme celle du fait que l’électricité circule sans résistance dans certains métaux. Depuis lors, la mécanique quantique a fait progresser notre compréhension théorique et expérimentale de la superfluidité et de la supraconductivité. Les systèmes bidimensionnels (2D) semblent constituer une sorte de frontière, les dimensions supérieures et inférieures se comportant différemment d’un point de vue classique et quantique. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet ToPIKS espère observer et caractériser expérimentalement un type de superfluidité encore inédit à l’aide d’un nouveau système 2D de gaz atomique ultrafroid.
Objectif
Topological P-wave superfluids with Isotopic K mixtureS:
Pairing of fermions lies at the heart of superfluidity and superconductivity, paradigmatic many-body phenomena arising at all energy scales in Nature – from ultracold to Quark matter. In particular, pairing between fermions with non-zero angular momentum emerges as a key mechanism at the basis of a wealth of unconventional fermionic superfluids, as for the A phase in 3He or electrons in high-Tc superconductors. More specifically, p-wave pairing in 2D is expected to induce superfluid phases with non-trivial topological features, as chirality and anyonic vortex excitations with non-Abelian braiding statistics.
The high level of control over the system parameters, together with detection and probing capabilities down to the single atom level, makes of ultracold atomic gases an ideal platform towards the realization and investigation of such paradigmatic yet elusive strongly interacting phases. Despite this, the experimental observation of p-wave superfluidity in atomic gases has never been achieved so far.
ToPIKS plans to realize a 2D system with strong p-wave interactions in ultracold Bose-Fermi mixtures of 39K and 40K atoms, on the repulsive side of a Fose-Bose s-wave Feshbach resonance, where the system sustains a heteronuclear fermionic molecular state. The virtual exchange of the lighter 39K bosonic atoms between two 39K40K molecules will in turn induce an effective dimer-dimer p-wave attraction.
The key novelty of this approach consists in the possibility to stabilize the system against inelastic losses by promoting a small but finite Bose-Bose repulsion. This is a striking advantage in comparison with previously existing systems exploiting homonuclear p-wave Feshbach resonances, intrinsically suffering from strong 3-body recombination. At the same time, the system maintains the high degree of controllability of atomic gases with Feshbach tunable interactions.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
08860 Castelldefels
Espagne