Cuantificación de los efectos de las colisiones de tres partículas en el gas cuántico

El gas cuántico formado por átomos es muy adecuado para observar fenómenos mecánicos cuánticos y crear nuevos tipos de materia cuántica. En su doctorado, la investigación Mestrom pudo cuantificar los efectos de las colisiones de tres partículas en estos gases criogénicos. Un nuevo método numérico le permitió caracterizar y predecir los efectos específicos de estas colisiones. Defendió su doctorado. En el Departamento de Física Aplicada el 27 de septiembre.

NS Gas cuántico Se puede fabricar a partir de gas atómico enfriando el átomo a una temperatura inferior a 1 microKelvin. Esto está muy cerca del cero absoluto, que corresponde a unos -273 grados Celsius. La densidad de estos gases cuánticos atómicos es muy baja, miles de veces la densidad del aire que nos rodea.

Fuerza de interacción

Además, son muy pequeños y tienen diámetros típicos de ancho de cabello. Las propiedades de estos gases cuánticos criogénicos dependen de la interacción entre las partículas que chocan entre sí. Debido a la densidad muy baja, las colisiones entre dos partículas ocurren con mucha más frecuencia que las colisiones entre tres o más partículas. Sin embargo, las colisiones de tres partículas tienen un impacto significativo en la estabilidad de los gases cuánticos de temperatura ultrabaja.

Usando las leyes de la mecánica cuántica, Mestrom Fuerza de interacción se puede utilizar para cuantificar los efectos de estas colisiones de tres partículas. Calculó esta fuerza de interacción para diferentes tipos de sistemas de tres partículas y desarrolló un método numérico que podría estudiar colisiones tanto elásticas como inelásticas entre tres partículas.

De gas a líquido

Primero, investigó las colisiones entre tres partículas idénticas. Si la interacción entre las dos partículas es lo suficientemente fuerte como para formar una molécula sin momento angular orbital (la llamada molécula de onda s), las tres partículas pueden formar un número infinito de tipos de moléculas. Mestrom analizó cómo se realiza el escalado universal de estos tamaños. Molécula Lo que se conoce como efecto Efimov está influenciado por un modelo que describe la interacción de dos partículas.

Además, cuando la intensidad de la interacción de dos partículas es extremadamente baja, el efecto de la colisión elástica de tres partículas en el gas cuántico de temperatura ultrabaja se vuelve grande. Mestrom ha demostrado que la fuerza de la interacción entre los tres átomos se comporta universalmente. Además, la fuerza de esta interacción tiene un efecto repulsivo sobre el gas cuántico. Esta fuerza repulsiva puede incluso estabilizar un gas cuántico inestable en un líquido cuántico.

girar

El efecto mejorado de las colisiones elásticas de tres partículas también se produce en mezclas de gases a temperaturas ultrabajas, por ejemplo, cuando dos partículas no idénticas pueden formar moléculas positivas débilmente unidas. Momento angular orbital (la llamada molécula de onda p). Fuerza de interacción de 3 partículas Entonces funciona universalmente.

Además, las partículas de la mecánica cuántica pueden tener un momento angular inherente. Esto se conoce como giro. Es posible crear gas cuántico de temperatura ultrabaja en el que las partículas pueden cambiar libremente su estado de giro. Este cambio puede deberse a colisiones con otras partículas.

En su tratado, Mestrom investigó la contribución de las colisiones de tres partículas a la dinámica de espín. De esta manera, determinó el efecto de las colisiones de tres partículas sobre las propiedades magnéticas del gas cuántico atómico. Además, predijo cómo podría mejorarse este efecto utilizando radiación electromagnética y campos magnéticos.

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Blindaje de moléculas de temperatura ultrabaja con microondas

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Proporcionado por
Universidad Tecnológica de Eindhoven

Cita: Https: //phys.org/news/2021-09-quantifying-effects-three-particle-collisions-quantum.html en gas cuántico (29 de septiembre de 2021) obtenido el 30 de septiembre de 2021 Cuantificación de los efectos de 3 partículas colisiones

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