Синопсис: Коллективное Спиновое поведение в Ультрахолодном Квантовом Газе

В ультрахолодном квантовом газе коллективные взаимодействия между частицами могут привести к многим формам необычного поведения, таким как сверхтекучесть. В настоящее время исследователи наблюдают за новым коллективным явлением в спинорном газе—ультрахолодном атомном облаке, обладающем как магнитными, так и сверхтекучими свойствами. Лоран Вернак и коллеги из Университета Парижа 13 В Вильетанезе обнаружили, что магнитное поле может возбуждать коллективные спиновые колебания в Газе.

Команда подготовила  бозе -Эйнштейновский конденсат путем охлаждения атомов хрома до 400 НК. Они выровняли спины всех атомов с внешним магнитным полем, сила которого постепенно увеличивалась по длине конденсата. Затем они повернули спины на 90° с помощью радиочастотного импульса и наблюдали за динамикой атомов. В однородном поле атомы будут предшествовать с той же частотой, и их вращения будут оставаться параллельными. В пространственно изменяющемся поле, атомы, в отсутствие взаимных взаимодействий, как ожидается, будут независимо precess на разных частотах-карабкаясь параллелизм. Но эти сильно взаимодействующие атомы вели себя по-разному. Их спины оставались в основном параллельными, колебаясь вокруг их начальных направлений с амплитудой, которая зависела от положения.

Команда приписывает это поведение облаку атомов, выступающих в качестве “феррофлюида”, жидкости, которая становится сильно намагниченной при воздействии магнитного поля. В таком квантовом состоянии сильные спин-зависимые взаимодействия между атомами блокируются в спиновых направлениях, что приводит к коллективным спиновым колебаниям. Эти результаты показывают, что спинорные газы могут демонстрировать коллективные возбуждения, похожие на возбуждения твердотельных ферромагнетиков или феррофлюидов, хотя эти газы, как правило, в 10 миллионов раз более разбавлены, чем их аналоги в конденсированном веществе.

Это исследование опубликовано в Физическая.

Кристофер Крокетт-независимый писатель, базирующийся в Монтгомери, Алабама.