Vloeistoffen zijn alomtegenwoordig in de natuur:van het water dat we dagelijks consumeren tot supervloeibaar helium, een kwantumvloeistof die verschijnt bij temperaturen van slechts enkele graden boven het absolute nulpunt. Een gemeenschappelijk kenmerk van deze enorm verschillende vloeistoffen is dat ze zichzelf in de vrije ruimte binden in de vorm van druppeltjes. Vanuit microscopisch perspectief begrijpen hoe een vloeistof wordt gevormd door deeltjes één voor één toe te voegen, is een grote uitdaging.

Onlangs, een nieuw type kwantumdruppeltjes is experimenteel waargenomen in ultrakoude atomaire systemen. Deze zijn gemaakt van alkalische atomen die worden afgekoeld tot extreem lage temperaturen in de orde van nanokelvin. Het belangrijkste kenmerk van deze systemen is dat het de meest verdunde vloeistoffen zijn die ooit experimenteel zijn waargenomen. Een buitengewone experimentele controle over het systeem opent de mogelijkheid om het mechanisme te ontrafelen dat leidt tot de vorming van kwantumdruppeltjes.

In een recent artikel gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , onderzoekers van het Institute of Cosmos Sciences van de Universiteit van Barcelona (ICCUB) Ivan Morera en wijlen Prof. Artur Polls onder leiding van Prof. Bruno Juliá-Díaz, in samenwerking met Prof. Grigori Astrakharchik van UPC, presenteren een microscopische theorie van rooster kwantumdruppels die hun vorming verklaart.

Het team van onderzoekers heeft aangetoond dat de vorming van de kwantumdruppel kan worden verklaard in termen van effectieve interacties tussen dimeren (gebonden toestanden van twee deeltjes). Bovendien, door het oplossen van het vierlichamenprobleem hebben ze aangetoond dat tetrameren (gebonden toestanden van vier deeltjes) kunnen verschijnen en dat ze kunnen worden geïnterpreteerd als eenvoudige gebonden toestanden van twee dimeren.

De eigenschappen van deze tetrameren vallen al samen met die van grote kwantumdruppels, wat aangeeft dat veel van de kenmerkende eigenschappen van de veellichaamsvloeistof in het tetrameer aanwezig zijn. Ze bespraken ook de mogelijkheid om deze sterk gecorreleerde druppeltjes in dipolaire bosonen of bosonische mengsels in optische roosters waar te nemen.