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

I Fisici del NIST Predicono il Nuovo Modulo del Solitone in Gas Ultracold

Published on December 15, 2009 at 5:59 PM

Le onde Isolate che eseguono un'interurbana senza perdere la loro forma o estinguersi sono una classe speciale di onde chiamate solitoni. Queste onde eterne sono abbastanza instabili, ma teorici all'Istituto Unito di Quantum (JQI), una collaborazione del National Institute of Standards and Technology (NIST) e l'Università del Maryland ed i loro colleghi in India e la George Mason University, ora credono che ci possa essere un nuovo genere di solitone che è ancor più speciale. Ha Pensato essere trovato in determinati tipi di gas ultracold, il nuovo solitone non sarebbe appena una curiosità atomica a bassa temperatura, anche può fornire le comprensioni profonde in altri sistemi fisici, compreso l'universo in anticipo.

Un solitone “immortale„ recentemente preveduto (lasciato) rispetto ad un solitone “scuro„ convenzionale (destra). L'asse orizzontale descrive la larghezza dei fronti d'onda di solitone (limitati da giallo nel comitato e nella porpora sinistri sul comitato giusto, con differenti colori che rappresentano le altezze dell'onda differenti). L'asse verticale corrisponde alla velocità del solitone come frazione della velocità del suono. Il solitone immortale a sinistra mantiene la sua forma fino al muro del suono. Credito: I. Satija et al., JQI

I Solitoni possono accadere dappertutto. Nei 1830s, lo scienziato Scozzese John Scott Russell in primo luogo li ha identificati mentre guidava lungo un canale stretto, in cui ha veduto un'onda di acqua che mantiene la sua forma sopra le distanze lunghe, invece di cessare. Questo fenomeno “singolare e bello„, poichè Russell lo ha definito, da allora è stato osservato, creato stato e sfruttato in molti sistemi, compreso le onde leggere nelle telecomunicazioni di fibra ottica, le onde vibratorie che spazzano attraverso i cristalli atomici e perfino “atomo ondeggia„ in condensati di Bose-Einstein (BECs), le dichiarazioni ultracold. Gli Atomi in BEC possono unirsi per formare le singole grandi onde che attraversano through il gas. Le onde dell'atomo in BEC possono anche scindere, interferire tra loro ed annullarsi fuori. In BEC con gli atomi debolmente d'interazione, questo ha provocato le osservazioni “dei solitoni scuri,„ onde durature che rappresentano le assenze di atomi che si propagano attraverso il gas e solitoni “luminosi„ (quelli materia reale di trasporto).

Adottando un nuovo approccio teorico, il work* di JQI predice un terzo, solitone-mai “immortale„ ancor più instabile prima del veduto di in qualunque altro sistema fisico. Questo nuovo solitone può accadere in BEC fatti “dei bosoni del nucleo duro„ - atomi che si respingono forte e così interattivo intensamente - organizzati in una disposizione del tipo di uovo conosciuta come “una grata ottica.„ Nel 1990, uno dei co-author del lavoro attuale, Radha Balakrishnan dell'Istituto delle Scienze Matematiche in India, ha annotato la descrizione matematica di questi nuovi solitoni, ma considerato suo lavori soltanto per approssimarsi al comportamento di un BEC fatto degli atomi forte d'interazione del gas. Con le osservazioni successive dei BEC, i ricercatori di JQI recentemente hanno realizzato entrambi che le equazioni di Balakrishnan forniscono una descrizione quasi esatta di un BEC gli atomi forte d'interazione e che questo tipo precedentemente sconosciuto di solitone realmente può esistere. Mentre tutti i solitoni precedentemente conosciuti muoiono giù mentre la loro velocità di onda si avvicina alla velocità del suono, questo nuovo solitone sopravvivrebbe a, mantenendo la sua altezza d'onda (ampiezza) anche alle velocità soniche.

Se il solitone “immortale„ potesse essere creato per ordinare, potrebbe fornire un nuovo viale per lo studio del comportamento dei sistemi di quantum forte d'interazione, di cui i membri includono i superconduttori ed i magneti ad alta temperatura. Mentre gli atomi che si raffreddano in un BEC rappresentano una transizione di fase (come acqua che si gira verso il ghiaccio), il nuovo solitone potrebbe anche servire da strumento importante per le migliori transizioni di fase di comprensione, anche quelle che hanno avuto luogo nell'universo in anticipo mentre si è espanto e si raffreddato.

* R. Balakrishnan, I.I. Satija e C.W. Clark, “asimmetria del Particella-Foro ed illuminazione dei solitoni in un condensato forte repellente di Bose-Einstein,„ Lettere Fisiche di Rassegna, Volume 103, P. 230403; 4 dicembre 2009 online pubblicato.

Last Update: 13. January 2012 09:55

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