Impurity dynamics and nearest-neighbor interactions in one-dimensional lattices

Tutkimustuotos

Tutkijat

  • Anne-Maria Visuri

Organisaatiot

Kuvaus

Hiukkaskylvyn kanssa vuorovaikuttavat epäpuhtaushiukkaset esiintyvät usein monen kappaleen fysiikassa. Tässä työssä epäpuhtaushiukkasten teoriaa tutkitaan yksidimensioisissa hiloissa käyttäen sekä numeerista time-evolving block decimation -menetelmää (hajotelma kvanttimekaanisen aikakehityksen laskemiseen) että analyyttisiä menetelmiä. Hilassa hiukkasten liike-energiaa rajoittaa energiavyön leveys. Löydämme uudenlaisia ajasta riippuvia ilmiöitä, kun hiukkaskylpyä häiritään vyönleveyttä suuremmalla energia-alueella. Julkaisu I käsittelee singlettisupranestetilassa olevia fermioneja. Supranestekorrelaatioiden huomataan säilyvän, kun fermioneja häiritään liikkuvalla potentiaalihäiriöllä, jonka nopeus on suurempi kuin äänennopeus hiukkassysteemissä. Julkaisussa III tutkimme epäpuhtaushiukkasen kvanttitilan koherenssin häviämistä sen tiheysmatriisin puhtauden avulla. Näytämme, että koherenssi katoaa nopeimmin, kun kevyt epäpuhtaushiukkanen vuorovaikuttaa raskaiden kylpyhiukkasten kanssa. Epäpuhtaushiukkasen energiahukka taas on nopeinta, kun massat ovat yhtä suuret. Julkaisuissa II ja IV tutkimme hiukkaskylpyä, jossa äärellisen kantaman vuorovaikutus saa aikaan jaksollisen rakenteen. Aikaisempi tutkimus on keskittynyt tasajakautuneisiin hiukkaskylpyihin, joissa hiukkaset vuorovaikuttavat vain kontaktissa. Kun hiukkaset hylkivät toisiaan vierekkäisillä hilapaikoilla ollessaan, ja hiukkasten määrä on puolet hilapaikkojen määrästä, ne järjestäytyvät joka toiselle paikalle. Tätä tilaa kutsutaan Mottin eristeeksi. Kun hiukkasia on hieman enemmän, muodostuu eri tavoin järjestäytyneitä alueita, joiden rajapintoja kutsutaan solitoneiksi. Osoitamme, että kun hiukkasten väliset vuorovaikutukset ovat resonanssialueella, epäpuhtaushiukkanen luo kylvyssä solitoni-antisolitoniparin. Nämä kaksi viritystilaa käyttäytyvät hyvin eri tavoin: Solitoni etenee hilassa, kun taas antisolitoni voi muodostaa sidotun tilan epäpuhtaushiukkasen kanssa. Kun hiukkaskylvyssä on solitoneja jo alkutilassa, antisoliton liike on rajoitettu, sillä se johtaisi prosesseihin joissa energia ei säily. Tämän työn teoreettiset ennusteet on mahdollista testata kokeissa, joissa ultrakylmiä kaasuja vangitaan optisiin hiloihin. Kokeissa voidaan toteuttaa hilasysteemejä, joissa vierekkäisillä hilapaikoilla olevat hiukkaset vuorovaikuttavat dipoli-dipolivuorovaikutuksella. Lisäksi on mahdollista luoda epäpuhtauksia ja häiriöitä sekä mitata hiukkasten liike yhden hilapaikan tarkkuudella. Myös monen hiukkasen kvanttitilan puhtaus voidaan mitata.

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-7369-9
Sähköinen ISBN978-952-60-7368-2
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

  • monen kappaleen kvanttifysiikka, laajennettu Hubbardin malli, dekoherenssi, supranestekorrelaatiot

ID: 17673144