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Os Físicos do NIST Prevêem o Formulário Novo do Soliton em Gáss Ultracold

Published on December 15, 2009 at 5:59 PM

As ondas Solitários que executam uma grande distância sem perder sua forma ou morrer para fora são uma classe especial de ondas chamadas solitons. Estas ondas eternas são exóticas bastante, mas theoreticians no Instituto Comum do Quantum (JQI), uma colaboração do National Institute of Standards and Technology (NIST) e a Universidade de Maryland, e seus colegas na Índia e na Universidade do Pedreiro de George, acreditam agora que pode haver um tipo novo do soliton que é ainda mais especial. Esperou ser encontrado em determinados tipos de gáss ultracold, o soliton novo não seria apenas uma curiosidade atômica de baixa temperatura, ele igualmente pode fornecer introspecções profundas em outros sistemas físicos, incluindo o universo adiantado.

Um soliton “imortal” recentemente previsto (deixado) em relação a um soliton “escuro” convencional (direito). A linha central horizontal descreve a largura dos wavefronts do soliton (limitados pelo amarelo no painel e no roxo esquerdos no painel direito, com as cores diferentes que representam alturas de onda diferentes). A linha central vertical corresponde à velocidade do soliton como uma fracção da velocidade de som. O soliton imortal à esquerda mantem sua forma até à barreira sadia. Crédito: I. Satija e outros, JQI

Solitons pode ocorrer em toda parte. Nos 1830s, o cientista Escocês John Scott Russell identificou-os primeiramente ao montar ao longo de um canal estreito, onde visse uma onda de água que mantem sua forma sobre distâncias longas, em vez da morte afastado. Este fenômeno “singular e bonito”, porque Russell o denominou, desde tem sido observado, criado e explorado em muitos sistemas, incluindo ondas claras em telecomunicações de fibra óptica, as ondas vibracionais que varrem através dos cristais atômicos, e mesmo “átomo acena” nos condensados de Bose-Einstein (BECs), um estado ultracold de matéria. Os Átomos nos BECs podem juntar-se junto às únicas grandes ondas do formulário que viajam através do gás. As ondas do átomo nos BECs podem mesmo rachar acima, interferir um com o outro, e cancelar-se para fora. Nos BECs com os átomos fraca de interacção, isto conduziu às observações “de solitons escuros,” as ondas duradouros que representam ausências de átomos que propagam através do gás, e solitons “brilhantes” (aqueles matéria real levando).

Tomando uma aproximação teórica nova, o work* de JQI prevê um terço, soliton-nunca “imortal” ainda mais exótico antes do considerado em todo o outro sistema físico. Este soliton novo pode ocorrer nos BECs feitos “dos bosons do núcleo duro” - os átomos que se repelem fortemente e assim interactivo intensa - organizados no ovo-caixa-como o regime conhecido como “uma estrutura óptica.” Em 1990, um dos co-autores do trabalho actual, Radha Balakrishnan do Instituto de Ciências Matemáticas na Índia, escreveu para baixo a descrição matemática destes solitons novos, mas considerado seu trabalhe meramente para aproximar o comportamento de um BEC feito de átomos fortemente de interacção do gás. Com as observações subseqüentes dos BECs, os pesquisadores de JQI realizaram recentemente ambos que as equações de Balakrishnan fornecem uma descrição quase exacta de um BEC os átomos fortemente de interacção, e que este tipo previamente desconhecido de soliton realmente pode existir. Quando todos os solitons previamente conhecidos morrerem para baixo enquanto sua velocidade de onda aproxima a velocidade de som, este soliton novo sobreviveria, mantendo sua altura de onda (amplitude) mesmo em velocidades sónicos.

Se o soliton “imortal” poderia ser criado para pedir, poderia fornecer uma avenida nova para investigar o comportamento dos sistemas de quantum fortemente de interacção, cujos os membros incluem supercondutores e ímãs de alta temperatura. Enquanto os átomos que refrigeram em um BEC representam uma transição de fase (como a água que gira para o gelo), o soliton novo poderia igualmente servir como uma ferramenta importante para melhores transições de fase compreensivas, mesmo aquelas que ocorreram no universo adiantado enquanto expandiu e esfriou.

* R. Balakrishnan, I.I. Satija e C.W. Clark, do “assimetria Partícula-Furo e iluminação dos solitons em um condensado fortemente repulsivo de Bose-Einstein,” Letras Físicas da Revisão, Vol. 103, P. 230403; 4 de dezembro de 2009 em linha publicado.

Last Update: 13. January 2012 07:58

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