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NIST-Physiker Sagen Neues Formular von Soliton in den Ultracold Gasen voraus

Published on December 15, 2009 at 5:59 PM

Alleine Wellen, die eine Langstrecke ausführen, ohne ihre Form heraus zu verlieren oder zu sterben, sind eine spezielle Klasse Wellen, die solitons genannt werden. Diese ewig Wellen sind genug, aber Theoretiker am Gemeinsamen Quantums-Institut, (JQI) eine Zusammenarbeit des National Institute of Standards and Technology (NIST) und die Universität von Maryland exotisch, und ihre Kollegen in Indien und in der George-Maurer-Universität, glauben jetzt, dass es möglicherweise eine neue Art Soliton gibt, der sogar speziell ist. Erwartete, in bestimmten Baumustern von ultracold Gasen gefunden zu werden, der neue Soliton würde sein nicht gerade eine niedrigtemperaturatomneugier, es kann profunde Einblicke in andere körperliche Anlagen, einschließlich das frühe Universum auch zur Verfügung stellen.

Ein eben vorausgesagter „unsterblicher“ Soliton (gelassen) verglichen mit einem herkömmlichen „dunklen“ Soliton (recht). Der horizontale Schwerpunkt stellt die Breite der Solitonwellenfronten dar (gesprungen durch Gelb im linken Panel und im Purpur auf dem rechten Panel, wenn die verschiedenen Farben verschiedene Wellenhöhen darstellen,). Der vertikale Schwerpunkt entspricht der Drehzahl des Soliton als Bruch der Schallgeschwindigkeit. Der unsterbliche Soliton auf dem links behält seine Form bis zu der Schallmauer bei. Kredit: I. Satija et al., JQI

Solitons kann überall auftreten. In den 1830s kennzeichnete Schottischer Wissenschaftler John Scott Russell sie zuerst beim Reiten entlang einen schmalen Kanal, in dem er eine Wasserwelle seine Form über langen Abständen beibehalten sah, anstatt, weg zu sterben. Dieses „einzigartige und schöne“ Phänomen, da Russell als es bezeichnete, ist seit dem in vielen Anlagen, einschließlich Lichtwellen Telekommunikation in der aus optischen Fasern, die Schwingungswellen, die durch Atomkristalle fegen und sogar „Atom wellenartig bewegt“ in Bose-Einstein-Kondensate, ein ultracold Aggregatzustand beobachtet worden (BECs), erstellt worden und ausgenutzt worden. Atome in BEC können zu den einzelnen großen Wellen des Formulars zusammen verbinden, die durch das Gas sich fortpflanzen. Die Atomwellen in BEC können sich sogar trennen, miteinander behindern und heraus beenden. In BEC mit schwach zusammenwirkenden Atomen, hat dieses Beobachtungen von „dunklen solitons,“ langlebige Wellen, die Fehlen der Atome darstellen, die durch das Gas fortpflanzen, und „helle“ solitons ergeben (die tragender tatsächlicher Stoff).

Indem es ein neues theoretisches Konzept nimmt, sagt das JQI-work* ein Drittel voraus, sogar exotischen „unsterblichen“ Soliton-nie, vor gesehen in jeder anderen körperlichen Anlage. Dieser neue Soliton kann in BEC auftreten, die von „harter Kern Bosons“ gemacht werden - Atome, die sich stark und folglich interaktiv intensiv abstoßen - organisiert in einer Ei Rahmen ähnlichen Anordnung, die bekannt ist als ein „optisches Gitter.“ Im Jahre 1990 notierte einer der Mitverfasser der anwesenden Arbeit, Radha Balakrishnan des Instituts der Mathematischen Wissenschaften in Indien, die mathematische Beschreibung dieser neuen solitons, aber betrachtet ihr arbeiten Sie bloß, um das Verhalten eines BEC anzugleichen, das von stark zusammenwirkenden Gasatomen gemacht wird. Mit den nachfolgenden Beobachtungen von BEC, verwirklichten die JQI-Forscher vor kurzem beide, dass Balakrishnans Gleichungen eine fast genaue Beschreibung eines BEC mit stark zusammenwirkenden Atomen versehen und dass dieses vorher unbekannte Baumuster von Soliton wirklich existieren kann. Während alle vorher bekannten solitons unten sterben, während ihre Wellengeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit sich nähert, würde behalten würde dieser neue Soliton überleben und seine Wellenhöhe (Amplitude) sogar mit Schalldrehzahlen bei.

Wenn der „unsterbliche“ Soliton hergestellt werden könnte, um zu bestellen, könnte es eine neue Allee für die Untersuchung des Verhaltens der stark zusammenwirkenden Quantumsanlagen zur Verfügung stellen, deren Bauteile Hochtemperatur-Supraleiter und Magneten umfassen. Während die Atome, die in ein BEC abkühlen, einen Phasenübergang (wie das Wasser, das an Eis sich wendet) darstellen, könnte der neue Soliton als wichtiges Hilfsmittel für bessere Verständnisphasenübergänge, sogar die auch dienen, die im frühen Universum stattfanden, während es erweiterte und abkühlte.

* R. Balakrishnan, I.I. Satija und C.W. Clark, „Partikel-Loch Asymmetrie und Erhellen von solitons in einem stark abstoßenden Bose-Einstein-Kondensat,“ Körperliche Zusammenfassungs-Schreiben, Vol. 103, P. 230403; online Am 4. Dezember 2009 veröffentlicht.

Last Update: 13. January 2012 10:34

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