Katedra Informatyki zaprasza wszystkich na seminarium, które odbędzie się w poniedziałek 11 stycznia o godz. 12:15 w sali 3/40. Na seminarium dr Tomasz Świsłocki wygłosi referat „Spinorowe kondensaty Bosego-Einsteina”.

Streszczenie

W 1924 roku Satyendra Nath Bose opracował metodę wyznaczania widma promieniowania ciała doskonale czarnego, traktując układ fotonów jak gaz identycznych cząstek. W 1925 roku Albert Einstein uogólnił teorię Bosego na przypadek gazu cząstek obdarzonych masą oraz przewidział, że w wystarczająco niskich temperaturach wszystkie te cząstki obsadziłyby najniższy stan kwantowy układu. Zjawisko to, zachodzące jedynie dla bozonów, zostało nazwane kondensacją Bosego-Einsteina (BEC). Po raz pierwszy kondensat został zaobserwowany w 1995 roku w rozrzedzonym gazie atomowym. Rozwój technik chłodzenia i pułapkowania atomów pozwolił wkrótce na uzyskanie wieloskładnikowego kondensatu Bosego-Einseina. Dalsze intensywne badania kondensacji Bosego-Einsteina pozwoliły uwzględnić w jej opisie teoretycznym coraz więcej poprawek – zderzenia trójciałowe odpowiedzialne za wypływ atomów z kondensatu, uwzględnienie niezerowej temperatury kondensatu czy dalekozasięgowych oddziaływań dipolowych.

W pierwszej części wykładu omówiony zostanie wpływ słabych, dalekozasięgowych oddziaływań dipolowych na dynamikę BEC.

Możliwość pułapkowania atomów w wielu stanach magnetycznych pozwoliła na badanie nietrywialnej dynamiki spinu i magnetyzacji w ultrazimnych gazach bozonowych. Były one intensywnie badane teoretycznie jak i doświadczalnie. W temperaturach z zakresu nanokelwinów, międzyatomowe oddziaływania Van der Waalsa mogą być przybliżone przez oddziaływanie kontaktowe, które było jedynym ważnym parametrem. Oddziaływania dipolowe ze względu na mały moment magnetyczny gazów atomowych, są kilka rzędów wielkości mniejsze niż kontaktowe i z tego względu były zaniedbywane. Dużym więc wyzwaniem było skondensowanie atomów z względnie dużym momentem magnetycznym. Po pokonaniu wielu trudności, uzyskano kondensat chromu, mający znaczący moment magnetyczny. Dało to możliwość badania zjawisk związanych z oddziaływaniami dipolowymi.

W drugiej części wykładu omówione zostanie powstawanie defektów w spinorowym BEC.

Nierównowagowe przejścia fazowe były badane w wielu gałęziach fizyki. Ich rozważania teoretyczne i obserwacje obejmują dynamikę wczesnego wszechświata, nadciekłość helu, nadprzewodnictwo, ultra-zimne gazy atomowe i wiele innych dziedzin. Największym efektem związanym z tego typu przejściem fazowym jest możliwość uzyskania defektów takich jak monopole, struny, wiry czy solitony. W ogólności, defekty powstają na skutek przejścia przez punkt krytyczny ze skończoną szybkością. Mechanizm Kibble’a-Żurka jest teorią pozwalającą przewidzieć gęstość defektów na podstawie funkcji korelacji w chwili wyjścia układu ze stanu równowagowego. W ostatnim czasie ukazało się kilka prac teoretycznych pokazujących, że mechanizm Kibble’a-Żurka może być stosowany do opisu kwantowych przejść fazowych. Jednym z nich jest jest kondensat Bosego-Einsteina, który daje dużą swobodę sterowania różnymi parametrami, takimi jak częstości pułapki, długości rozpraszania czy oddziaływanie z zewnętrznym polem magnetycznym. W gazie jednorodnym, przejście przez punkt krytyczny prowadzi do tworzenia się w spinorowym BEC domen spinowych, gdzie liczba domen zależy od szybkości włączania pola magnetycznego. Interesujący jest fakt, iż skalowanie przewidziane w teorii Kibble’a-Żurka uzyskano jedynie w pobliżu punktu krytycznego. W późniejszych chwilach czasu zaobserwowano postselekcję domen dającą w rezultacie inne prawo skalowania z innym wykładnikiem krytycznym. Skalowanie to daje się stosunkowo łatwo wytłumaczyć zachowaniem stałej ruchu, jaką jest magnetyzacja układu. Wyniki uzyskane w podobny sposób dla pułapki harmonicznej nie zgadzają się z przewidywaniami teorii Kibble’a-Żurka i nie daje się ich uzasadnić zachowaniem magnetyzacji.