Natuurkundigen van de Universiteit van Luxemburg, samen met internationale medewerkers, hebben onlangs een artikel gepubliceerd in het internationaal gerenommeerde tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven . In dit artikel, ze demonstreren hoe kwantummechanische interferentie-effecten onderzoekers in staat zouden kunnen stellen om de eigenschappen van deeltjes die vastzitten in kwantumvloeistoffen beter te bestuderen via resonanties in het absorptiespectrum.

Oppervlaktegolven in water

Als je een steen in een stil meer gooit, ontstaan ​​er rimpelingen op het wateroppervlak. Als je twee stenen in het meer gooit, ontstaan ​​er twee van dergelijke oppervlaktegolven, die een interessant interferentiepatroon kunnen vormen. Het creëren van deze golven vereist energie, die van de stenen naar het water wordt overgebracht, uiteindelijk resulterend in de stenen die een wrijvingskracht ervaren. In de klassieke natuurkunde is dit een heel oud probleem, maar zijn kwantummechanische tegenhanger heeft nog steeds verrassingen.

Bose-Einstein condensaten

Het kwantummechanische equivalent bestaat uit twee geladen ionen die zijn ondergedompeld in een "vloeistof" gevormd door lichtere neutrale atomen. Experimenteel, dergelijke systemen zijn enkele jaren geleden al gerealiseerd door een ionenval te combineren, die de geladen ionen op hun plaats houdt, met een magneto-optische val die het mogelijk maakt om de neutrale atomen in een collectieve kwantumtoestand te brengen die een Bose-Einstein-condensaat (BEC) wordt genoemd. Omdat het ionenpaar elektrisch geladen is, ze kunnen worden gemanipuleerd met behulp van elektrische velden. Vooral, de energieoverdracht van de ionen naar de BEC, en de resulterende wrijvingskracht, kan worden gemeten door de absorptie van elektromagnetische velden te bestuderen.

Resonanties en antiresonanties

Natuurkundigen van de groep van Thomas Schmidt aan de Universiteit van Luxemburg, samen met onderzoekers van het Institut Polytechnique de Paris en de Iowa State University, ontdekte dat er een nieuw fenomeen ontstaat als de BEC langwerpig is en rekening wordt gehouden met de kwantummechanische aard van de twee ionen en de atomen. In dit geval, de interferentie tussen de door de ionen uitgezonden golven en het extern aangelegde elektrische veld veroorzaakt resonantie- en antiresonantiekenmerken in het absorptiespectrum. Bij de resonantiefrequentie, de ionen reageren zeer sterk op een aangelegd elektrisch veld, overwegende dat bij de antiresonanties, er kan helemaal geen energie uit het aangelegde veld worden geabsorbeerd.

Deze resonanties en antiresonanties zijn een gevolg van kwantuminterferenties, het langgerekte karakter van de BEC, en de sterke Coulomb-kracht die tussen het ion en de atomen werkt. Daarom, ze kunnen dienen als een nuttig experimenteel hulpmiddel om de eigenschappen van BEC's verder te karakteriseren, zoals hun geluidssnelheid of hoe ze interageren met ingebedde ionen.