Een team van onderzoekers van het Institute for Quantum Optics and Quantum Information en de University of Innsbruck, heeft een techniek ontwikkeld voor het karakteriseren van de fasen die een superfluïde ondergaat als het verandert in een supervaste stof en dan weer terug. De groep heeft een paper geschreven waarin hun techniek wordt beschreven en is geüpload naar de arXiv preprint-server.

Supersolids zijn materialen met eigenschappen van zowel vaste stoffen als vloeistoffen - ze hebben een ruimtelijke ordening, maar ze stromen ook. Ze werden voor het eerst getheoretiseerd in 1957, en in meer recente tijden, zijn aangetoond met experimenten waarbij supervloeistoffen worden omgezet in supervaste stoffen via Bose-Einstein-condensaten. En hoewel dergelijke experimenten nuttig zijn gebleken, ze hebben onderzoekers niet toegestaan ​​​​de fasen te karakteriseren die een superfluïde doormaakt als het verandert in een supervaste stof. In deze nieuwe poging de onderzoekers kozen voor een andere benadering.

De onderzoekers gebruikten verdampingskoeling. Dit omvatte het vangen van dysprosiumatomen in een wolk met behulp van lasers, die ook een optische barrière vormde. belangrijk, de atomen in de wolk zouden kunnen ontsnappen als ze voldoende energie hadden. Terwijl ze dat deden, de temperatuur van de wolk daalde, uiteindelijk enkele honderden graden Kelvin bereiken. De onderzoekers verlaagden vervolgens de hoogte van de barrière, waardoor de temperatuur in de wolk nog meer daalde totdat de atomen die in de wolk achterbleven een supervaste stof vormden.

Om de faseveranderingen te karakteriseren, de onderzoekers gebruikten zowel Faraday-fasecontrastbeeldvorming als time-of-flight-beeldvorming. Om een ​​duidelijk beeld te krijgen van wat er gebeurde, de onderzoekers moesten hun experiment herhaaldelijk uitvoeren terwijl ze de snelheid waarmee de barrière werd verlaagd, varieerden. Met behulp van de twee technieken, de onderzoekers konden de faseveranderingsmodulatie meten op een tijdschaal van 150 ms. En daarbij, ze waren ook in staat om te zien dat dichtheidsmodulaties geassocieerd met een vaste fase eerst in het proces kwamen. Vervolgens, 40 ms later, kenmerken van een superfluïde werden duidelijk net voordat de wolk een supervaste stof vormde.

De techniek stelde de onderzoekers ook in staat om de betrokken fasen te karakteriseren toen de superfluïde terugkeerde naar een superfluïde. Ze ontdekten dat het begon met het herstel van continue translatiesymmetrie, die het systeem terugbracht naar een superfluïde en vervolgens terug naar een eenvoudige wolk. Ze merkten op dat de superfluïde fase langer duurde dan de eerste fase, waaruit blijkt dat de processen niet tegelijkertijd plaatsvonden.

© 2021 Science X Network