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Strongly Correlated Ultracold Rydberg Gases

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Studiare i sistemi fortemente correlati

Gli scienziati finanziati dall'UE hanno utilizzato i campi laser per generare la materia quantistica con nuove proprietà simili al cristallo.

Tecnologie industriali

I gas atomici ultrafreddi sono ideali per esplorare la fisica quantistica dei sistemi a molti corpi e per indagare la materia e i fenomeni quantistici insoliti. Il progetto CORYGAS ("Strongly correlated ultracold Rydberg gases"), finanziato dall'UE, ha sfruttato le proprietà straordinarie degli atomi di Rydberg altamente eccitati nei gas atomici densi per esplorare il campo della fisica a molti corpi fortemente correlati. Per creare gli atomi di Rydberg, gli scienziati hanno utilizzato il laser per illuminare un fitto insieme di atomi di gas freddi. Questi atomi allo stato fondamentale sono stati eccitati nello stato di Rydberg e hanno fortemente interagito tra loro, con conseguenti correlazioni spaziali. Gli scienziati hanno osservato polaritoni che si propagano attraverso il gas atomico ultrafreddo eccitato, accoppiati tramite una risonanza di trasparenza a induzione elettromagnetica. Le solide interazioni a lungo raggio tra le eccitazioni di Rydberg hanno dato luogo a un blocco di polaritoni, con conseguenti ampie non linearità ottiche e statistiche del numero di polaritoni modificati. Combinando l'imaging ottico e il rilevamento ad alta fedeltà dei polaritoni di Rydberg, il team ha indagato su questo sistema accoppiato atomo-luce. Le tecniche utilizzate hanno notevolmente facilitato l'osservazione del trasporto dell'energia. Le statistiche complete di conteggio hanno fornito informazioni preziose sui sistemi a molti corpi di Rydberg che interagiscono. In particolare, nuove conoscenze sono state acquisite sul meccanismo di formazione delle correlazioni in tali sistemi. I sistemi correlati composti di poche eccitazioni (aggregati) si sono formati attraverso la crescita sequenziale. Queste eccitazioni hanno interagito tra loro per compensare il detuning laser. Inoltre, gli scienziati hanno osservato un'evoluzione improvvisa e spontanea di un gas inizialmente correlato di atomi di Rydberg con interazione repulsiva verso un plasma ultrafreddo. Le interazioni Rydberg - Rydberg sono risultate influenzare fortemente le dinamiche di formazione del plasma. CORYGAS ha dimostrato che le interazioni di Rydberg nei gas ultrafreddi stanno contribuendo a studiare nuove fasi a molti corpi fortemente correlati della materia e stanno gettando nuova luce sui meccanismi di auto ordinamento. Infine, stanno offrendo un terreno fertile per indagare sugli stati entangled di atomi che dovrebbero trovare molte applicazioni nei sistemi di informazione quantistica.

Parole chiave

Sistema correlato, laser, gas atomico ultrafreddo, sistema a molti corpi, atomo di Rydberg, detuning, plasma

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