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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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Strongly Interacting Mass Imbalanced Superfluid with ultracold fermions

Description du projet

Un mélange de gaz ultra-froid unique offre une nouvelle perspective de la superfluidité

Lorsque qu’ils sont refroidis à des températures proches du zéro absolu, les atomes peuvent former de nouveaux états exotiques de matière quantique comme les superfluides. Dans ce nouvel état, certains fluides perdent leur frottement interne. Le projet SIMIS, financé par l’UE, entend explorer les questions fondamentales concernant les nouveaux types de superfluides créés à partir de mélanges de gaz atomiques ultra-froids. La combinaison de deux espèces atomiques différentes modifie les propriétés de liaison interatomique et altère de ce fait la nature des superfluides. L’étude cherchera à obtenir le diagramme de phase et des propriétés thermodynamiques d’un mélange de gaz atomique de ce type. Ce système quantique unique offrira, à travers une simulation quantique, une plateforme prometteuse qui permettra de mener des études inédites sur la superfluidité. L’observation des superfluides peut apporter des éléments de réponse à des questions encore en suspens sur d’autres phénomènes étranges tels que la supraconductivité à haute température.

Objectif

Superfluids violate our classical intuition, provoking many intriguing questions in modern condensed matter physics. In particular, superfluid phases with non-standard pairing mechanisms, which play an essential role in diverse physical systems including high-Tc superconductivity, have attracted great interests, and the underlying principles challenge our understanding. Ultracold atomic systems have emerged as an ideal testbed for simulating such many-body states by directly comparing theories with experiments. Recently, the host group has achieved a novel mass-imbalanced Fermi-Fermi mixture, which offers unprecedented opportunities to realize unusual superfluid phases. Here, we propose experimental studies on unconventional superfluidity by exploiting the excellent controllability in our new quantum system.
Mass imbalance changes how the two Fermi surfaces overlap, causing the pairs to have finite momentum and resulting in a rich phase diagram. We aim to explore many-body phases appearing in a mass-imbalanced Fermi-Fermi mixture near the strongly interacting limit. To demonstrate superfluidity, we will probe the atoms by magnetic and optic methods, which allow distinguishing between pairs and unpaired atoms. Moreover, we will investigate the superfluid shell structure in a trapped system to characterize the phase diagram and the thermodynamic properties in the strongly interacting regime, based on tomographic imaging. Finally, we plan to extend our methods to search for exotic forms of superfluidity such as supersolid or gapless phases.
Our research will open a new chapter of condensed-matter simulation with ultracold atoms by providing a unique platform to study unconventional superfluidity. The successful demonstration will have strong impact on the scientific community even beyond the field of quantum gases. The techniques applied in this project can be further developed to address many other interesting topics such as impurity physics and transport dynamics.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinateur

UNIVERSITAET INNSBRUCK
Contribution nette de l'UE
€ 174 167,04
Coût total
€ 174 167,04