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Diana Hufnagl - Das Paarungsverhalten geselliger Quantenteilchen

Polarized dipolar Bose gas with strong interactions

oder

Das Paarungsverhalten geselliger Quantenteilchen

Diana Hufnagl
angefertigt an der Abteilung für Many Particle Systems des Instituts für Theoretische Physik

Kurzfassung PDF

Vortrag PDF

Ein Beispiel für solch magnetisch dipolare Atome ist Chrom. Dieses wird derzeit in Experimenten intensiv untersucht um herauszufinden, wie sehr diese besondere Art der Wechselwirkung die Bose-Einstein Kondensation beeinflusst. Dieses Verständnis dipolarer Quanten-Systeme, die bis dato noch kaum erforscht sind, stellt nämlich eine wichtige Voraussetzung zur Verwirklichung des Quantencomputers, sowie neuartiger kompakter Datenspeicher dar.

Ich berechnete in meiner Diplomarbeit das zu erwartende Verhalten eines dipolaren Quantengases in verschiedenen Geometrien. Das heißt, ich sah mir an, wie sich dipolare Bosonen in einer Schicht mit variabler Dicke verhalten.

2. Schematische Darstellung der Schicht aus dipolaren Bosonen

Dabei entdeckte ich, dass jeweils zwei Teilchen eine Bindung eingehen können. Dies passiert, wenn die Zahl der Atome groß genug ist, und der Raum, in dem sie eingesperrt sind (also die Schichtdicke), klein genug ist. Den Hinweis, dass dies passiert, liefert eine Größe die „Paarverteilungsfunktion“ genannt wird. Sie ist proportional zu der Wahrscheinlichkeit, dass sich zwei Teilchen in einem bestimmten Abstand voneinander aufhalten. Je näher man der „Paarung“ der Bosonen kommt, desto größer wird die Wahrscheinlichkeit sie übereinander in der Schicht anzutreffen, was sich durch einen stark ausgeprägten Peak in der Paarverteilungsfunktion bemerkbar macht.

3. Paarverteilungsfunktion
 
Hier sehen wir wie die Wahrscheinlichkeit zwei Teilchen übereinander aufzufinden steigt, wenn man die Stärke der anziehenden Wechselwirkung erhöht.

Da all dies am absoluten Nullpunkt geschieht, nennt man diesen Übergang, von einzelnen Teilchen hin zu den in Paaren gebundenen Objekten, einen Quanten-Phasenübergang. Dieser legt die Rahmenbedingungen für die Bose-Einstein Kondensation und damit ihre Anwendungen neu fest.