PROJETO DE PESQUISA CONDENSADOS de BOSE-EINSTEIN

Apresentação em tema: "PROJETO DE PESQUISA CONDENSADOS de BOSE-EINSTEIN"— Transcrição da apresentação:

1 PROJETO DE PESQUISA CONDENSADOS de BOSE-EINSTEIN em ARMADILHAS ATÔMICAS  Introdução  Dinâmica de CBE --alimentação, dissipação, caos --colapso, números críticos --rotação  Estados excitados  Altas Densidades  Ondas de Matéria  Perspectivas teóricas e experimentais

2 O que é a condensação de Bose-Einstein (CBE)?
HISTÓRICO Bose, Einstein O que é a condensação de Bose-Einstein (CBE)? Alta Temperatura T d=distância entre os átomos “bolas de bilhar” Baixa Temperatura Comprimento de onda térmico de de Broglie dB T-1/2 “pacotes de onda” T=Tcrit Condensação de Bose-Eintein dB  d “Ondas de matéria se superpoem” T= 0 Condensado de Bose Puro “Onda macroscópica de matéria”

3 1995 CBE em gases diluídos Aprisionamento magnético-óptico 87Rb (JILA-Univ. Colorado) Nobel 2001 7Li (Rice Univ.-Houston-TX) 23Na (MIT) Nobel 2001 Remoção por RF T Tc  N1/3  Tc  100 nK ; N=106 1 nK 1 nK Totalmente diferente da teoria de Boltzmann, onde o estado fundamental seria mais populado com T  /kB

4 Montagem da Rice University
7Li T=900K Armadilha T 200K Após RF 200s T  300nK

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6 T=0 CAMPO MÉDIO (gás diluído na<<1) Interações (a>0) efetivamente atrativas (a<0) efetivamente repulsiva Eq. de Gross-Pitaevskii com armadilha Van der Walls (curto alcance)   função de onda da nuvem atômica m  massa do átomo x , y , z  freqüências da armadilha N  número de átomos condensados a  comprimento de espalhamento

7 Estudos em Dinâmica de BEC (a<0)
0  termo de alimentação de átomos 1,2  termos de dissipação de dois e três corpos O estudo da evolução temporal com diferentes magnitudes para alimentação e dissipação mostrou diversas situações desde o equilíbrio até o caos V.S.Filho, AG, T.Frederico, L.Tomio, PRA 62, (2000). V.S.Filho, F.Kh.Abdullaev, AG, L.Tomio, PRA 63, (2001). PRETENDE-SE Continuar os estudos nessa riquíssima dinâmica de evolução (equações diferenciais parciais!!!) Técnicas de solução já desenvolvidas Possível colaboração com outros grupos do IFUSP que já trabalham na área.

8 “Bosenova” em Laboratório
Colapso e explosão de um condensado quando o comprimento de espalhamento é tornado suficientemente negativo. A energia cinética não é suficiente para contrabalancear o confinamento do potencial harmônico da armadilha e a atração efetiva entre os átomos. E. A. Donley et al., Nature 412, 295 (2001). Colapso gravitacional de uma estrela. Após queima do hidrogênio resta principalmente o He. Pressão térmica não pode contrabalancear força gravitacional (para dentro). Implosão seguida de explosão quando massa da estrela é suficientemente grande.

9 Constante k=N|a |/l0 onde l0=(/m)1/2 , =(x y z)1/3
simetria esférica k=0.574 simetria axial = z /xy JILA- k=0.46(6) teórico k=0.55 (linha sólida) AG, L.Tomio, T.Frederico, PRA 64, (2001).

10 PRETENDE-SE INVESTIGAR: Quais seriam os números críticos e a dinâmica
AG, L.Tomio, T.Frederico PRA60, 2421 (1999). PRETENDE-SE INVESTIGAR: Quais seriam os números críticos e a dinâmica para estados excitados em armadilhas axi-simétricas? Possível colaboração com o Grupo de Ótica da USP-IFSCar, que já vem pesquisando estados excitados

11 Altas Densidades (na 1)
 Não validade da aprox. de campo médio  efeitos de “screening” Insistência na Eq. Gross-Pitaevskii e aprocximação semiclássica de dois fluidos Calor Específico negativo!!! Quebra de propriedades termodinâmicas!!! S.K.Adhikari & AG, Physica A 286, 299 (2000). PRETENDE-SE INVESTIGAR: Como corrigir o formalismo em altas densidades de forma consistente?

12 ROTAÇÃO DE BEC (a>0) “colher” óptica z Lz=1 Rede de Abrikosov MIT PRL (2000).

13 ROTAÇÃO a<0 1)Dalfovo & Stringari, PRA (1996) campo médio 2) Wilkin et al PRL (1998) Campo médio não pode ser aplicado. Sistema fragmentado com momento angular indo para o CM. PRETENDE-SE INVESTIGAR: O que acontece quando crio um vórtice com a>0 e faço a<0 ? Colapso usual ou fragmentação ? Possível colaboração com o Prof. Bhaduri da Univ. MacMaster (Canadá) ou com outros membros do IFUSP. Experimento já proposto para o grupo da Univ. Rice e que deverá ser realizado !

14 GUIAS DE ONDAS Guias de ondas aquáticas Guias de fluídos eletrônicos Guias de feixes luminosos Guias de ondas de matéria (CBE) Cavidades Feixes PRETENDE-SE INVESTIGAR: Como realizar um guia de ondas de matéria? Quais seriam os modos de propagação? Pode ocorrer turbulência ? Uso de técnicas numéricas já desenvolvidas. Possível colaboração com outros membros do IFUSP.

15 PERSPECTIVAS TEÓRICAS E
EXPERIMENTAIS 1) Dinâmica de evolução 2)Estados excitados e números críticos para armadilhas axi-simétricas 3)Colapso ou fragmentação quando a>0  a<0 ? 4) O que acontece em altas densidades? 5) Ondas de matéria: guias de ondas, interferência. Turbulência em CBE ? Interações nos dão emprego ! Utilidade de CBE?

16 Distribuição dos momentos para três
temperaturas diferentes.