Hora extra, a defasagem de muitos corpos mata a semelhança da quasipartícula com uma única partícula. Crédito:FLEET
Em grandes sistemas de partículas em interação na mecânica quântica, um fenômeno intrigante freqüentemente surge:grupos de partículas começam a se comportar como partículas únicas. Os físicos referem-se a tais grupos de partículas como "quasipartículas".
Compreender as propriedades das quasipartículas pode ser a chave para compreender, e, eventualmente, controlando, efeitos quânticos tecnologicamente importantes, como supercondutividade e superfluidez.
Infelizmente, as quasipartículas são úteis apenas enquanto vivem. Portanto, é particularmente lamentável que muitas quasipartículas morram jovens, durando muito, muito menos de um segundo.
Os autores de um novo estudo liderado pela Monash University publicado hoje em Cartas de revisão física investigue a questão crucial:como morrem as quasipartículas?
Além do suspeito usual - decadência de quasipartículas em estados de baixa energia - os autores identificam um novo culpado:a defasagem de muitos corpos.
Muitos Dephasing Corporais
A defasagem de muitos corpos é o desordenamento das partículas constituintes na quase-partícula que ocorre naturalmente ao longo do tempo.
À medida que o distúrbio aumenta, a semelhança da quase-partícula com uma única partícula desaparece. Eventualmente, o efeito inevitável da defasagem de muitos corpos mata a quasipartícula.
Longe de ser um efeito insignificante, os autores demonstram que a defasagem de muitos corpos pode até mesmo dominar outras formas de morte de quase-partículas.
Isso é mostrado por meio de investigações de uma quasipartícula particularmente 'limpa' - uma impureza em um gás atômico ultracold - onde os autores encontram fortes evidências de defasagem de muitos corpos em resultados experimentais anteriores.
Dois estados de spin (vermelho e verde) de uma impureza incrustada em um mar de Fermi (azul) são acoplados e sofrem oscilações Rabi com uma frequência efetiva? e taxa de amortecimento ΓR. A taxa de amortecimento é dominada pela defasagem de muitos corpos. Crédito:FLEET
Os autores se concentram no caso em que o gás atômico ultracold é um mar de Fermi. Uma impureza em um mar de Fermi dá origem a uma quasipartícula conhecida como polaron de Fermi repulsivo.
O repulsivo Fermi polaron é uma quasipartícula altamente complicada e tem um histórico de iludir estudos experimentais e teóricos.
Por meio de extensas simulações e novas teorias, os autores mostram que um protocolo experimental estabelecido - oscilações de Rabi entre estados de spin de impureza - exibe os efeitos da defasagem de muitos corpos no polaron de Fermi repulsivo.
Esses resultados não reconhecidos anteriormente fornecem fortes evidências de que a defasagem de muitos corpos é fundamental para a natureza das quasipartículas.
O estudo foi liderado pela Escola de Física e Astronomia, Monash University, com coautores do Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche em Florença, Itália, e Ludwig-Maximilians-Universität em Munique, Alemanha.
