Войти
В физике газ Тонкса – Жирардо - это бозе-газ, в котором отталкивающие взаимодействия между бозонные частицы, ограниченные одним измерением, доминируют в физике системы. Он назван в честь физиков Марвина Д. Жирардо и Леви Тонкса. Строго говоря, это не конденсат Бозе – Эйнштейна, поскольку он не демонстрирует никаких характеристик, таких как недиагональный дальний порядок или унитарная двухчастичная корреляционная функция, даже в термодинамическом пределе. и как таковая не может быть описана макроскопически занятой орбиталью (параметром порядка) в формулировке Гросса – Питаевского.
Рассмотрим ряд бозонов, все ограничивается одномерной линией. Они не могут обойти друг друга и, следовательно, не могут поменяться местами. Результирующее движение сравнивается с пробкой : движение каждого бозона сильно коррелирует с движением двух его соседей. Это можно рассматривать как предел большого c для дельта-бозе-газа.
. Поскольку частицы не могут меняться местами, можно было бы ожидать, что их поведение будет фермионным, но оказывается, что их поведение отличается от поведения фермионов несколькими важными способами: все частицы могут занимать одно и то же, что не соответствует ни статистике Бозе-Эйнштейна, ни статистике Ферми-Дирака. Это явление бозонизации, которое происходит в измерениях 1 + 1.
В случае газа Тонкса – Жирардо (ТГ) многие свойства этой одномерной цепочки бозонов были бы достаточно фермионно-подобными, что эту ситуацию часто называют фермионизацией ' 'бозонов. Газ Тонкса – Жирардо совпадает с квантовым нелинейным уравнением Шредингера для бесконечного отталкивания, которое можно эффективно проанализировать с помощью квантового метода обратной задачи. Это соотношение помогает изучить Корреляционную функцию (статистическая механика). Корреляционные функции могут быть описаны с помощью Интегрируемая система. В простом случае это трансценденты Пенлеве. В учебнике подробно объясняется описание квантовых корреляционных функций газа Тонкса – Жирардо с помощью классических полностью интегрируемых дифференциальных уравнений. Термодинамика газа Тонкса – Жирардо была описана Чен Нин Ян.
Не было известных примеров ТГ до 2004 года, когда Паредес и его коллеги представили методику создания массива таких газов с помощью оптической решетки . В другом эксперименте Киношите и его коллегам также удалось наблюдать сильно коррелированный одномерный газ Тонкса – Жирардо.
Оптическая решетка образована шестью пересекающимися лазерными лучами, которые генерируют интерференционная картина. Лучи расположены как стоячие волны по трем ортогональным направлениям. В результате получается массив оптических дипольных ловушек, где атомов хранятся в максимумах интенсивности интерференционной картины.
Сначала исследователи загрузили ультрахолодные атомы рубидия в одномерные трубки, образованные двумерной решеткой (третья стоячая волна на данный момент отключена). Эта решетка очень прочная, поэтому у атомов не хватает энергии для туннелирования между соседними трубками. С другой стороны, взаимодействие все еще слишком низкое для перехода в режим ТГ. Для этого используется третья ось решетки. Он настроен на более низкую интенсивность и более короткое время, чем две другие оси, так что туннелирование в этом направлении остается возможным. По мере увеличения интенсивности третьей решетки атомы в одной решетке все более и более захватываются, что увеличивает энергию столкновений . Когда энергия столкновения становится намного больше, чем энергия туннелирования, атомы все еще могут туннелировать в пустые ямы решетки, но не в занятые или через них.
Этот метод использовался многими другими исследователями для получения массива одномерных бозе-газов в режиме Тонкса-Жирардо. Однако тот факт, что наблюдается массив газов, позволяет измерять только усредненные количества. Более того, существует разброс температур и химического потенциала между различными трубками, которые смывают многие эффекты. Например, такая конфигурация не позволяет зондировать колебания в системе. Таким образом, оказалось интересным произвести единственный газ Тонкс – Жирардо. В 2011 году одной команде удалось создать единый одномерный бозе-газ в этом очень своеобразном режиме, захватив атомы рубидия магнитным способом вблизи микроструктуры. и др. удалось измерить флуктуации плотности в таком единственном сильно взаимодействующем газе. Эти колебания оказались субпуассоновскими, как и ожидалось для ферми-газа.
