Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

NIST Fyysikot Ennusta uudenlaista Soliton vuonna Ultracold Kaasut

Published on December 15, 2009 at 5:59 PM

Solitary aaltoja, jotka toimivat pitkän matkan menettämättä muotoaan tai kuolla on erityinen luokka aaltoja kutsutaan Solitonit. Nämä ikuisen aallot ovat eksoottisia tarpeeksi, mutta teoreetikkojen on yhteinen Quantum Institute (JQI), yhteistyössä National Institute of Standards and Technology (NIST) ja Marylandin yliopistossa, ja heidän kollegansa Intiassa ja George Mason-yliopiston, uskovat nyt että voi olla uudenlainen soliton joka on vielä enemmän. Odoteta esiintyvän tietyissä ultracold kaasuja, uusi soliton ei olisi vain matalan lämpötilan atomi uteliaisuutta, se myös voi tarjota syvää oivalluksia muita fyysisiä järjestelmiä, kuten varhaisen maailmankaikkeuden.

Hiljattain ennusti "kuolematon" soliton (vasemmalla) verrattuna perinteisiin "pimeä" soliton (oikealla). Vaaka-akseli kuvaa leveys soliton wavefronts (rajoittuu keltainen vasemman paneelin ja violetti oikealla paneeli, jossa eri värit edustavat eri aallonkorkeuteen). Pystyakseli vastaa nopeutta soliton kuin murto nopeus äänen. Kuolematon soliton vasemmalla muotonsa asti äänivallin. Credit: I. Satija et al. JQI

Solitonit voi esiintyä kaikkialla. Vuonna 1830, Skotlannin tiedemies John Scott Russell ensimmäinen tunnistaa niitä ajon kapeaa kanavan, jossa hän näki veden aalto säilyttää muotonsa pitkiä matkoja, vaan kuolla pois. Tämä "yksikkö ja kaunis" ilmiö, sillä Russell kutsutaan sitä on sittemmin todettu, Luodaan ja hyödynnetään monia järjestelmiä, kuten valonsäteet sisään kuituoptisten televiestintää, värähtelevän aallot pyyhkäistä atomi kiteet, ja jopa "atomi aaltoja" in Bose-Einstein kondensaatit (BECS), ultracold olomuotoa. Atomien BECS voivat liittyä yhteen muodostaen yhden suuren aallot kulkevat kaasu. Atom aallot BECS voi jopa jakaa, häiritä toisiaan, ja kumoavat toisensa. Vuonna BECS heikosti vuorovaikutuksessa atomien, tämä on johtanut havaintoja "dark Solitonit," pitkäkestoinen aallot, jotka edustavat poissaolot atomien lisäys kautta kaasua, ja "kirkas" Solitonit (jotka harjoittavat todellista väliä).

Ottamalla uuden teoreettinen lähestymistapa, JQI työ * ennustaa kolmasosa, jopa enemmän eksoottisiin "kuolematon" soliton-ennennäkemättömän muuta fyysistä järjestelmää. Tämä uusi soliton voi esiintyä BECS valmistettu "hard core bosonit"-atomien jotka hylkivät toisiaan voimakkaasti ja siten vuorovaikutuksessa intensiivisesti-järjestetty muna-laatikon kaltainen järjestely tunnetaan "optinen hila." Vuonna 1990 yksi coauthors tämän teoksen, Radha Balakrishnan instituutin Matemaattisten tieteiden Intiassa, kirjoitti matemaattinen kuvaus näiden uusien Solitonit, mutta katsoi hänen työnsä vain lähentää käyttäytymistä BEC tehty vahvasti vuorovaikutuksessa kaasuatomin. Kun myöhemmin havaintoja BECS, JQI tutkijat äskettäin tajusi niin että Balakrishnan yhtälöt tarjoavat lähes tarkka kuvaus BEC kanssa vahvasti vuorovaikutuksessa atomien, ja että tämä aiemmin tuntematon tyyppi soliton todellisuudessa voi olla olemassa. Vaikka kaikki aiemmin tunnettu Solitonit tyyntyä niiden aallon nopeus lähestyy äänen nopeudella, tämä uusi soliton olisi hengissä, säilyttäen aallonkorkeus (amplitudi) jopa Sonic nopeuksilla.

Jos "kuolematon" soliton voisi syntyä tilata, se voisi tarjota uusia avenue tutkia käyttäytymistä voimakkaasti vuorovaikutuksessa systeemeissä, jonka jäsenistöön kuuluvat korkean lämpötilan suprajohteet ja magneetteja. Koska atomien jäähdytyksen osaksi BEC edustaa faasimuutos (kuten vesi kääntyvät jään), uusi soliton voisi toimia myös tärkeä väline ymmärtämistä faasitransitioiden, jopa ne, jotka tapahtui varhaisen maailmankaikkeuden kuin se laajeni ja jäähdytetään.

* R. Balakrishnan, II Satija ja CW Clark, "Particle-reikäinen epäsymmetria ja kirkastuminen Solitonit vuonna vahvasti vastenmieliseltä Bose-Einstein kondensaatti" Physical Review Letters, Vol.. 103, s. 230403; julkaistu verkossa 04 joulukuu 2009.

Last Update: 4. October 2011 16:04

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit