Un equipo de investigación colaborativo ha informado sobre evidencia experimental de una transición de una dinámica de ruptura ergódica a una dinámica de ruptura ergódica en gases atómicos Rydberg disipativos impulsados. Los resultados se publicaron en Science Advances.
Los sistemas de muchos cuerpos a menudo se relajan hasta un estado de equilibrio debido a la ergodicidad, de modo que un observable se vuelve invariante con el tiempo. En el caso de equilibrio robusto, lo observable busca rápidamente nuevos puntos fijos en el espacio de fases. Sin embargo, existen excepciones, por ejemplo, en sistemas integrables y localizados de muchos cuerpos, donde la ergodicidad rota puede inhibir el equilibrio y la termalización del sistema.
El estudio de la ruptura ergódica es instructivo para el colapso del mercado y la recuperación de las finanzas, la epilepsia cerebral en las redes neuronales y la alerta temprana de saltos críticos en sistemas complejos. Los átomos de Rydberg con interacciones de largo alcance sirven como sistemas ideales de muchos cuerpos para estudiar la dinámica noergódica de muchos cuerpos. En un sistema de átomos de Rydberg disipativos impulsados, el sistema tendrá una oscilación de fase de largo tiempo sin equilibrio debido a la agregación de átomos de Rydberg.
Los investigadores obtuvieron la observación experimental de la dinámica no ergódica de muchos cuerpos en un gas de átomos de Rydberg que interactúan fuertemente mediante la excitación de dos fotones de los átomos de Rydberg a temperatura ambiente, que se ve afectada por una combinación de impulso coherente del láser, interacciones de los átomos de Rydberg y disipación. .
Al ajustar los parámetros del láser, los equipos de investigación observaron una transición de fase de no equilibrio en la que se producía una bifurcación entre las fases ergódica y débilmente no ergódica. Los átomos en la fase ergódica estaban distribuidos uniformemente, mientras que el número de partículas en estado de Rydberg en la fase débilmente no ergódica mostró oscilaciones no triviales.
Los investigadores también capturaron oscilaciones colectivas de muchos cuerpos a largo plazo del orden de milisegundos, que exceden con creces la escala de tiempo de la disipación asociada. Según el análisis de los investigadores, esta ruptura ergódica se debió a la agregación de átomos de Rydberg que interactúan fuertemente en el espacio libre.
Los sistemas de muchos cuerpos de Rydberg son de gran importancia para investigar la dinámica de ruptura de la ergodicidad y la transición de fase de desequilibrio. Este trabajo ha arrojado luz sobre la ergodicidad de la materia compleja y los fenómenos de no equilibrio, descubriendo la relación entre la disipación y la ergodicidad.
Los equipos fueron dirigidos por Guangcan Guo, encabezado por el Prof. Baosen Shi y el Prof. Dongsheng Ding de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China, con los esfuerzos de colaboración de la Universidad de Nottingham, la Universidad Normal del Este de China y Universidad de Durham.
Más información: Dongsheng Ding et al, Ergodicidad rompiéndose a partir de grupos de Rydberg en un sistema de muchos cuerpos disipativo impulsado, Avances científicos (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl5893
Información de la revista: Avances científicos
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China
