Onderzoek Denise Ahmed-Braun

Abstract

Zelfgebonden toestanden in de vrije ruimte, zoals druppels, kunnen bestaan wanneer aantrekkende krachten (die het systeem doen inkrimpen) en afstotende krachten (die het systeem expanderen) elkaar in evenwicht houden. In ultrakoude atomaire gassen kan de stabiliserende kracht worden geleverd door kwantumfluctuaties, het resulterende object wordt een kwantumdruppel genoemd. Bovendien kunnen in kwantumgassen de interatomaire interacties experimenteel worden afgestemd. Echter, de experimentele realisatie van kwantumdruppels blijft een uitdaging vanwege de eindige levensduur van kwantumdruppels. In dit project zullen we de levensduur en dynamica van kwantumdruppels onderzoeken, waarbij we rekening houden met drie-deeltjes-verliezen en kwantumverdamping, en zullen we het stabiliteitsfasediagram berekenen. Om de levensduur van kwantumdruppels te verlengen, stellen we voor om ze in te perken tot het quasi eendimensionale regime, waarbij de drie-deeltjes-verliezen kleiner zijn. We onderzoeken de eigenschappen in één dimensie en het optimale cross-over protocol van 3D naar 1D. Ten slotte zullen we ook de fractionalisatie-overgang onderzoeken tussen een enkele grote druppel en vele kleine druppeltjes, die naar verwachting zal optreden bij een kritische temperatuur. Dit project zal nieuw licht werpen op de aard van kwantumfluctuaties en mogelijkheden bieden voor de experimentele realisatie van langlevende kwantumdruppels in één dimensie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Tempere Jacques
• Co-promotor: Ahmed-Braun Denise
• Mandaathouder: Van Loock Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van kwantumsystemen en complexe systemen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het driedeeltjesprobleem is moeilijk op te lossen, zoals uitgelegd aan een breder publiek in de romans van Liu Cixin. In de gecondenseerde materie fysica wordt dit probleem prominent door het feit dat de interactie-energie van een driedeeltjessysteem niet kan worden ontbonden in een som van paarinteracties. Het deel dat niet kan worden gereduceerd, wordt de driedeeltjesinteractie genoemd en wordt doorgaans verwaarloosd. Echter, in extreme gevallen kunnen de driedeeltjesinteracties dominant worden ten opzichte van paartermen. In ultrakoude atomaire gassen kunnen deze interacties superfluïde druppels stabiliseren. Tot nu toe zijn dit soort druppels nog niet gecreëerd, maar het hoofddoel van dit project is om de voorwaarden te berekenen waarin ze kunnen worden waargenomen, en samen te werken met experimentatoren om eindelijk deze druppels te vormen die zo cruciaal zijn voor ons begrip van driedeeltjes fysica. Dit vereist een unieke combinatie van expertise in veel-deeltjesfysica en weinig-deeltjesfysica, die wordt gerealiseerd door mijn vaardigheden in driedeeltjes gekoppelde-kanaalberekeningen te combineren met de expertise van mijn begeleider in veel-deeltjes fysica. Naast het berekenen van formatiecriteria voor druppels, zullen we ook een manier ontwikkelen om hun eigenschappen te meten door een onzuiverheid te gebruiken als een sonde in mengsels van kwantumvloeistoffen. De analyse van de druppels zal een grote impact hebben op ons begrip van kwantum veel-deeltjes systemen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Tempere Jacques
• Mandaathouder: Ahmed-Braun Denise

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van kwantumsystemen en complexe systemen

Project type(s)

• Onderzoeksproject