Tiempo extraordinario, el desfase de muchos cuerpos mata el parecido de la cuasipartícula con una sola partícula. Crédito:FLOTA
En grandes sistemas de partículas que interactúan en mecánica cuántica, A menudo surge un fenómeno intrigante:los grupos de partículas comienzan a comportarse como partículas individuales. Los físicos se refieren a estos grupos de partículas como "cuasipartículas".
Comprender las propiedades de las cuasipartículas puede ser clave para comprender, y eventualmente controlando, efectos cuánticos tecnológicamente importantes como la superconductividad y la superfluidez.
Desafortunadamente, las cuasipartículas solo son útiles mientras viven. Por tanto, es especialmente lamentable que muchas cuasipartículas mueran jóvenes, durando mucho, mucho menos de un segundo.
Los autores de un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Monash publicado hoy en Cartas de revisión física Investigue la pregunta crucial:¿cómo mueren las cuasipartículas?
Más allá del sospechoso habitual, la desintegración de las cuasipartículas en estados de menor energía, los autores identifican un nuevo culpable:el desfase de muchos cuerpos.
Desfase de muchos cuerpos
El desfase de muchos cuerpos es el desorden de las partículas constituyentes en la cuasipartícula que ocurre naturalmente con el tiempo.
A medida que aumenta el trastorno, la semejanza de la cuasipartícula con una sola partícula se desvanece. Finalmente, el efecto ineludible del desfase de muchos cuerpos mata la cuasipartícula.
Lejos de ser un efecto insignificante, los autores demuestran que el desfase de muchos cuerpos puede incluso dominar otras formas de muerte de cuasipartículas.
Esto se demuestra a través de investigaciones de una cuasipartícula particularmente "limpia", una impureza en un gas atómico ultrafrío, donde los autores encuentran fuerte evidencia de desfase de muchos cuerpos en resultados experimentales pasados.
¿Dos estados de giro (rojo y verde) de una impureza incrustada en un mar de Fermi (azul) se acoplan y experimentan oscilaciones Rabi con una frecuencia efectiva? y tasa de amortiguamiento ΓR. La tasa de amortiguación está dominada por el desfase de muchos cuerpos. Crédito:FLOTA
Los autores se centran en el caso en el que el gas atómico ultrafrío es un mar de Fermi. Una impureza en un mar de Fermi da lugar a una cuasipartícula conocida como el repulsivo Fermi polaron.
El repulsivo Fermi polaron es una cuasipartícula muy complicada y tiene un historial de eludir los estudios experimentales y teóricos.
A través de extensas simulaciones y nueva teoría, los autores muestran que un protocolo experimental establecido — oscilaciones Rabi entre estados de espín de impurezas — exhibe los efectos del desfase de muchos cuerpos en el repulsivo polarón de Fermi.
Estos resultados previamente no reconocidos proporcionan una fuerte evidencia de que el desfase de muchos cuerpos es fundamental para la naturaleza de las cuasipartículas.
El estudio fue dirigido por la Facultad de Física y Astronomía, Universidad Monash, con coautores del Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche en Florencia, Italia, y Ludwig-Maximilians-Universität en Munich, Alemania.
