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

פיזיקאים NIST לחזות צורה חדשה של סוליטונים ב גזים Ultracold

Published on December 15, 2009 at 5:59 PM

גלי בידוד הפועלים למרחקים ארוכים בלי לאבד את צורתם או למות החוצה הם סוג מיוחד של גלים שנקרא solitons. אלה הם גלי עולם אקזוטי מספיק, אבל התיאורטיקנים על הקוונטים וינט מכון (JQI), שיתוף פעולה של המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) ואת אוניברסיטת מרילנד, ועמיתיהם בהודו ג'ורג' מייסון האוניברסיטה, מאמינים כעת כי ייתכן שיש סוג חדש של סוליטון זה אפילו יותר מיוחד. הצפוי ניתן למצוא סוגים שונים של גזים ultracold, סוליטונים החדש לא יהיה סתם סקרנות בטמפרטורה נמוכה אטומי, זה גם יכול לספק תובנות עמוקות לתוך מערכות פיזיות אחרות, כולל ביקום המוקדם.

ניבא לאחרונה סוליטונים "אלמוות" (משמאל) לעומת סוליטונים קונבנציונלי "כהה" (מימין). הציר האופקי מתאר את רוחב חזיתות הגל סוליטונים (מוקף בצהוב בלוח סגול שמאל בלוח השמאלי, עם צבעים שונים המייצגים לגבהים גל שונים). הציר האנכי מתאים למהירות של סוליטונים כשבר של מהירות הקול. סוליטונים האלמותית בצד שמאל שומרת על צורתו ממש עד מחסום הקול. אשראי: א Satija ואח', JQI.

Solitons יכול להתרחש בכל מקום. בשנת 1830, המדען הסקוטי ג'ון סקוט ראסל ראשונה מזהה אותם בזמן רכיבה לאורך תעלה צרה, שם הוא ראה גל מים שמירה על צורתו על פני מרחקים ארוכים, במקום למות ממנו. זה "יחיד יפה" התופעה, כמו ראסל הגדיר את זה, ומאז נצפתה, יצר וניצל במערכות רבות, כולל גלי אור סיב אופטי התקשורת, את גלי הרטט כי לטאטא דרך גבישים אטומיים, ואפילו "גלי אטום" ב בוזה איינשטיין (BECs), מדינה ultracold של החומר. אטומים BECs יכולים להצטרף יחד כדי ליצור גלים גדולים יחיד לנסוע דרך הגז. גלי אטום BECs יכול אפילו נפרדו, להפריע אחד לשני, מבטלים זה את זה. ב BECs עם אטומים חלושות אינטראקציה, זה הביא תצפיות של "solitons כהה," לטווח ארוך גלי המייצגים היעדרויות של אטומים באמצעות הפצת הגז, "בהיר" solitons (אלה שנשאו משנה בפועל).

על ידי נקיטת גישה תיאורטית חדשה, * עבודה JQI חוזה שלישי, אפילו יותר אקזוטי סוליטונים, מעולם לא "אלמוות" ראיתי לפני כל מערכת גופנית אחרת. זה סוליטונים חדש יכול להתרחש BECs עשוי "הגרעין הקשה של בוזונים", אטומים דוחים זה את זה בעוצמה, וכך לתקשר באינטנסיביות מאורגן בהסדר ביצה ארגז כמו המכונה "סריג אופטי." בשנת 1990, אחד coauthors של העבודה הנוכחית, כתבה ראדה Balakrishnan המכון למדעי המתמטיקה בהודו, את תיאור מתמטי של אלה solitons חדש, אבל נחשב עבודתה רק להתנהגות המשוער של BEC עשוי אינטראקציה חזקה אטומי גז. עם תצפיות עוקבות של BECs, החוקרים JQI לאחרונה הבנתי כי הן משוואות Balakrishnan לספק תיאור מדויק כמעט של BEC באטומים אינטראקציה חזקה, וכי סוג זה ידוע עד כה של סוליטונים בפועל יכול להתקיים. בעוד כל solitons ידוע בעבר לדעוך כמו מהירות הגל שלהם גישות ממהירות הקול, זו סוליטונים חדש ישרוד, שמירה על גובה הגל שלו (אמפליטודה) אפילו במהירויות קוליים.

אם סוליטונים "אלמוות" יכול להיווצר סדר, זה יכול לספק דרך חדשה לחקור את ההתנהגות של אינטראקציה חזקה במערכות קוונטיות, שחבריה כוללים מוליכים בטמפרטורה גבוהה ומגנטים. כמו אטומים קירור לתוך BEC מייצגים המעבר לשלב (כמו מים לקרח), סוליטונים חדש יכול גם לשמש כלי חשוב עבור מעבר פאזה הבנה טובה יותר, גם אלה שהתרחשו ביקום המוקדם כפי והתקרר.

* ר 'Balakrishnan, II ו - CW Satija קלארק, "החלקיקים חור אסימטריה וכן התבהרות של solitons ב דוחה בתוקף בוזה איינשטיין," Physical Review Letters, כרך. 103 עמ ' 230403; שפורסם באינטרנט 4 דצמבר 2009.

Last Update: 20. October 2011 09:58

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