GO-025
2017-02-17
2021-05-17
Badanie niestabilności ferromagnetycznej w dwuskładnikowym gazie Fermiego
prof. Mirosław Brewczyk
Celem projektu jest zbadanie własności dwuskładnikowego gazu atomów litu metodą orbitali atomowych. Zakładamy, że gaz znajduje się w zerowej temperaturze. Składniki rozróznione są przez stan spinowy, w którym znajdują się atomy. Ze względu na niską temperaturę i zakaz Pauliego możliwe jest jedynie oddziaływanie kontaktowe pomiędzy atomami należącymi do róznych składników (pomijamy oddziaływania dipolowe magnetyczne między atomami). W chwili początkowej przygotowujemy gaz w pewnej szczególnej konfiguracji, w której istnieją dwie domeny magnetyczne. Pojedynczą domenę tworzą oczywiście atomy będące w tym samym stanie spinowym. Następnie usuwamy barierę rozdzielającą te dwie domeny. Obie chmury atomów zaczynają oscylować. Naszym zadaniem jest znalezienie częstości oscylacji środków masy obu chmur atomów. Nasze symulacje numeryczne pozostają w ścisłym związku z eksperymentem przeprowadzonym ostatnio przez włoską grupę (G. Valtolina et al., arXiv:1605.07850 (2016)) [1]. W eksperymencie tym zaobserwowano ferromagnetyczną niestabilność (zwaną także niestabilnością Stonera [2]) gdy siła odpychania między róznymi składnikami była zwiększana. Poniżej krytycznej wartości odpychania obie chmury atomów przenikają przez siebie oscylując z częstością mniejszą od częstości pułapki harmonicznej (efekt ten nazywany jest "zmiękczeniem" modu dipolowego drgań). Powyżej wartości krytycznej odpychania chmury atomów przestają się przenikać, układ pozostaje w fazie ferromagnetycznej wykonując jedynie oscylacje z podwojoną częstością pułapki. Wstępne wyniki symulacji numerycznych potwierdzają obserwacje doświadczalne. [1] G. Valtolina, F. Scazza, A. Amico, A. Burchianti, A. Recati, T. Enss, M. Inguscio, M. Zaccanti, and G. Roati, arXiv:1605.07850 (2016). [2] E.C. Stoner, Philos. Mag. 15, 1018 (1933).