Descripción del proyecto
Cambiar los átomos por las moléculas para estudiar el exótico mundo de los supersólidos
La naturaleza en el mundo microscópico regido por la mecánica cuántica puede comportarse de maneras muy diferentes a la experiencia cotidiana. Un ejemplo de ello son los supersólidos, que combinan las propiedades de un fluido sin fricción y un estado cristalino. La existencia de este exótico estado de la materia se demostró experimentalmente en 2019 mediante el estudio del comportamiento de los átomos magnéticos a una temperatura cercana al cero absoluto. El objetivo del proyecto NEWMAT, financiado con fondos europeos, es crear una nueva plataforma experimental para estudiar las propiedades de los supersólidos. En lugar de átomos magnéticos, los investigadores estudiarán moléculas, que son objetos cuánticos mucho más complejos y que, por lo tanto, pueden proporcionar datos completamente nuevos sobre las propiedades de los supersólidos. Utilizarán técnicas de obtención de imágenes de alta resolución para observar y controlar los procesos pertinentes a nivel de cada molécula.
Objetivo
Quantum mechanics becomes most fascinating when its counterintuitive phenomena are observable on a macroscopic scale. The goal of this project is to realize and study novel states of matter that are paradigmatic examples of such behaviour.
My primary focus is the paradoxical supersolid state of matter, which combines the crystal structure of a solid with the frictionless flow of a superfluid. The very existence of this state has been debated intensively for over 60 years. After decades of inconclusive efforts in helium, I have recently observed evidence for this state in magnetic quantum gases. This discovery has raised a plethora of new questions, which can be addressed with neither magnetic atoms nor helium, and thus require fundamentally new experimental approaches.
In this project I will use laser-cooled dipolar molecules to explore supersolidity far beyond the state of the art. Starting from an ultracold gas of molecules, I will study - from few to many-body - long-discussed scenarios for supersolidity. The use of flexible optical potentials will allow me to investigate the role of doping, defects, dimensionality and disorder on the formation and dynamics of a supersolid. By using high-resolution, single-molecule imaging, I will be able to follow the corresponding dynamics down to the most elementary level, where correlations and entanglement become accessible.
A particular significant generalization of this scenario arises when the spatial ordering competes with magnetic ordering. The molecules employed exhibit both electric and magnetic dipole moments and thus naturally feature the additional degree of freedom required to realize spin models. This will enable studying further exotic states of matter in which topological effects are expected to emerge.
The extraordinary clean and tunable experimental approach will facilitate a precise comparison with theory, and thus promises unprecedented insights into the nature of these new states of matter.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
1040 Wien
Austria