Een team van onderzoekers van het MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms heeft een manier ontwikkeld om gassen te bestuderen en te meten terwijl ze overgaan tussen kwantum- en klassieke toestanden als gevolg van temperatuurveranderingen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , de groep beschrijft experimenten die ze hebben uitgevoerd met wolken van lithium-6-atomen en wat ze hebben gevonden.

Boltzmann-gassen bestaan ​​​​uit deeltjes met een verwaarloosbaar volume en perfect elastische botsingen - ze worden beschreven, natuurlijk genoeg, door de kinetische theorie van Boltzmann. Bij zo'n gas deeltjes bewegen willekeurig rond en botsen vaak. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat als een Boltzmann-gas voldoende wordt gekoeld, het ondergaat een transformatie die zo radicaal is dat het alleen in kwantumtermen kan worden beschreven. Verder, als de deeltjes waaruit het gas bestaat fermionen zijn, het resultaat kan worden beschreven met behulp van Fermi-vloeistoftheorie. Opmerkelijk, het proces kan in beide richtingen bewegen. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben een manier ontwikkeld om de veranderingen te volgen en te meten die optreden als de gasovergangen tussen een kwantumtoestand en een klassieke toestand.

Om de transitie te bestuderen, de onderzoekers gebruikten quasideeltjes als een manier om de eigenschappen van het Fermi-gas te meten - meer specifiek, ze creëerden een wolk van lithium-6-atomen met behulp van wat bekend staat als een 'laserbox'. Vervolgens koelden ze de doos en de inhoud en controleerden wat er binnenin gebeurde met behulp van ejectiespectroscopie. waar fotonen de interne toestand van onzuiverheden omdraaien zodat ze geen interactie aangaan met het gas. Ze waren vervolgens in staat om het aantal atomen dat werd omgedraaid te gebruiken om de energie van de fotonen te meten, en bereken vervolgens de excitaties van het gas. Hierdoor konden ze de energie- en vervalsnelheden van de quasideeltjes berekenen.

De groep voerde ook een experiment uit om de quasideeltjes bij verschillende temperaturen te meten, waardoor ze konden zien wat er werkelijk gebeurde toen het gas overging. Ze merken op dat naarmate de temperatuur steeg, het piekspectrum verloor energie en werd breder. Eventueel, de quasideeltjes hun identiteit verloren, en op dit punt, Fermi-theorie begon te ontspannen. Ze melden ook dat net onder het punt waar de Fermi-theorie van toepassing werd, er was een scherpe verandering in de energie van de spectrumpiek, die uiteindelijk tot nul is gedaald.

© 2019 Wetenschap X Netwerk