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Les Physiciens de NIST Prévoient la Forme Neuve du Soliton en Gaz Ultracold

Published on December 15, 2009 at 5:59 PM

Les ondes Solitaires qui font fonctionner une longue distance sans détruire leur forme ou s'éteindre sont une classe spéciale des solitons appelés d'ondes. Ces ondes éternelles sont assez exotiques, mais des théoriciens à l'Institut Commun de Quantum (JQI), une collaboration du National Institute of Standards and Technology (NIST) et l'Université du Maryland, et leurs collègues en l'Inde et à Université de Maçon de George, croient maintenant qu'il peut y a un genre neuf de soliton qui est bien plus d'offre spéciale. A Compté être trouvé dans certains types de gaz ultracold, le soliton neuf ne serait pas juste une curiosité atomique à basse température, il peut également fournir des analyses profondes dans d'autres systèmes matériels, y compris le premier univers.

Un soliton « immortel » neuf prévu (laissé) par rapport à un soliton « sombre » conventionnel (droit). L'axe horizontal dépeint la largeur des fronts des ondes de soliton (liés par jaune dans la Commission et les pourpres gauches sur la Commission droite, avec différentes couleurs représentant différentes amplitudes d'onde). L'axe vertical correspond à la vitesse du soliton comme fraction de la vitesse du son. Le soliton immortel du côté gauche met à jour sa forme jusqu'au barrage sain. Crédit : I. Satija et autres, JQI

Solitons peut se produire partout. Pendant les 1830s, le scientifique Écossais John Scott Russell les a recensés la première fois tout en conduisant le long d'un canal étroit, où il a vu une onde d'eau mettant à jour sa forme au-dessus des longues distances, au lieu de mourir loin. Ce phénomène « singulier et beau », car Russell l'a nommé, a été depuis observé, produit et exploité dans beaucoup des systèmes, y compris des ondes lumineuses en télécommunication de fibre optique, les ondes vibratoires qui balayent par les cristaux atomiques, et même « atome ondule » en condensats de Bose-Einstein (BECs), un état de choses ultracold. Les Atomes dans les BEC peuvent se joindre ensemble ondes uniques de forme aux grandes qui se déplacent par le gaz. Les ondes d'atome dans les BEC peuvent même fractionner, s'y mêler entre eux, et s'annuler à l'extérieur. Dans les BEC avec les atomes faible de interaction, ceci a eu comme conséquence les observations « des solitons sombres, » les ondes durables qui représentent des absences des atomes propageant par le gaz, et les solitons « lumineux » (ces substance réelle transportante).

En adoptant un élan théorique neuf, le work* de JQI prévoit un tiers, soliton-jamais « immortel » bien plus exotique avant vu dans n'importe quel autre système matériel. Ce soliton neuf peut se produire dans les BEC faits de « bosons de noyau dur » - les atomes qui se repoussent fortement et ainsi interactif intensément - dispensés dans un arrangement comme un oeuf connu sous le nom de « réseau optique. » En 1990, un des co-auteurs du travail actuel, Radha Balakrishnan de l'Institut des Sciences Mathématiques en Inde, a noté la description mathématique de ces solitons neufs, mais considéré son travaillez simplement pour rapprocher le comportement d'un BEC fait d'atomes fortement de interaction de gaz. Avec les observations ultérieures des BEC, les chercheurs de JQI ont récent réalisé les deux que les équations de Balakrishnan fournissent à une description presque exacte d'un BEC les atomes fortement de interaction, et que ce type précédemment inconnu de soliton réellement peut exister. Tandis Que tous les solitons précédemment connus meurent vers le bas pendant que leur vitesse d'onde approche la vitesse du son, ce soliton neuf survivrait, mettant à jour son amplitude d'onde (amplitude) même aux vitesses soniques.

Si le soliton « immortel » pourrait être produit pour passer commande, il pourrait fournir une avenue neuve pour vérifier le comportement des systèmes de tranche de temps fortement de interaction, dont les membres incluent des supraconducteurs à hautes températures et des aimants. Pendant Que les atomes se refroidissant dans un BEC représentent un passage de phase (comme l'eau se tournant vers la glace), le soliton neuf pourrait également servir d'outil important à de meilleurs passages de phase de compréhension, même ceux qui ont eu lieu dans le premier univers pendant qu'il augmentait et se refroidissait.

* R. Balakrishnan, I.I. Satija et C.W. Clark, « asymétrie de Particule-Trou et éclairage des solitons dans un condensat fortement répulsif de Bose-Einstein, » Lettres Matérielles de Révision, Vol. 103, P. 230403 ; publié en ligne Le 4 décembre 2009.

Last Update: 13. January 2012 09:48

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