Nos últimos 20 anos, muitos físicos estudaram sistemas fermiônicos ultrafrios contidos em armadilhas magnéticas ou ópticas. Quando um campo magnético externo é aplicado a um sistema fermiônico de duas espécies, as partículas podem emparelhar-se para formar "moléculas bosônicas" compostas com spin inteiro completo.



Essas moléculas sofrem condensação de Bose-Einstein quando resfriadas, onde todas as partículas se acumulam no estado quântico de energia mais baixa. A precisão desses experimentos foi agora melhorada ao aprisionar as partículas dentro de redes ópticas:padrões periódicos formados por feixes de laser de contrapropagação.

Através de pesquisa publicada no The European Physical Journal B , Avinaba Mukherjee e Raka Dasgupta, da Universidade de Calcutá, na Índia, previram teoricamente uma tendência distinta nas oscilações dos condensados ​​de Bose-Einstein formados a partir desses férmions, que podem ser ajustadas usando um campo magnético externo.

Eles abordaram especificamente sistemas onde as duas espécies têm populações desiguais (criando restos de férmions não pareados), levando a novas fases exóticas. O seu resultado poderá ajudar os físicos a detectar essas novas fases da matéria em sistemas fermiónicos desequilibrados e poderá abrir novas oportunidades para tecnologias quânticas.

Em seu trabalho, Mukherjee e Dasgupta exploraram como tal sistema se comportaria quando aplicassem uma técnica frequentemente usada para manipular e controlar gases atômicos ultrafrios. Chamada de dessintonização de Feshbach, envolve o ajuste da energia necessária para a formação de moléculas bosônicas, usando um campo magnético externo.

Os pesquisadores descobriram que quando a desafinação de Feshbach está acima de um certo limite, a fração de partículas condensadas de Bose oscilará periodicamente – mas abaixo desse limite, não há oscilação alguma. Ao todo, isso revelou uma relação linear entre a frequência de oscilação e a força da desafinação de Feshbach aplicada.

Além disso, a dupla descobriu que a inclinação e a posição desta curva continham informações importantes sobre qual fase exótica da matéria poderia ser encontrada no sistema. Seu resultado pode eventualmente levar à descoberta de novas propriedades físicas avançadas nesses sistemas, que poderiam ser exploradas em uma ampla gama de tecnologias quânticas.

Mais informações: Avinaba Mukherjee et al, Dinâmica periódica de condensados ​​fermiônicos desequilibrados em populações em redes ópticas, The European Physical Journal B (2024). DOI:10.1140/epjb/s10051-024-00649-9
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