Znanstvene vijesti — 22.02.2018.

Neravnotežna pretkondenzacija klasičnih valova

Nonequilibrium Precondensation of Classical Waves in Two Dimensions Propagating through Atomic Vapors

Neven Šantić, Adrien Fusaro, Sabeur Salem, Josselin Garnier, Antonio Picozzi, and Robin Kaiser

Physical Review Letters 120, 055301 (2018).

doi: 10.1103/PhysRevLett.120.055301

 

Bose-Einsteinov kondenzat (BEC) je stanje materije koje se javlja kada se plin neraspoznatljivih čestica, koje se nazivaju bozoni, ohladi na dovoljno niske temperature. Karakteristika ovog stanja je da se velik dio čestica nalazi u kvantnom stanju najniže energije. BEC je opažen u različitim kvatnim sustavima kao što su ultra-hladni atomi i molekule, ekscitonski polaritoni i fotoni. Ansambl klasičnih valova također može pokazati fenomen kondenzacije čija su termodinamička svojstva analogna pravom kvantnom BEC-u unatoč klasičnoj prirodi sustava.

Neven Šantić s Instituta za fiziku u suradnji s kolegama iz Francuske je objavio rad u časopisu Physical Review Letters u kojem su promatrali ponašanje nasumičnih valova s Gaussovom statistikom u dvije dimenzije. Opažene promjene valova dešavaju se uslijed odbojne interakcije između spomenutih valova u obliku defokusirajuće nelinearnosti, pri čemu su atomske pare korištene kao efikasni nelinearni medij.

(a)-(c) Slike bliskog polja za različite duljine interakcije i (d)-(f) odgovarajući histogrami intenziteta koji pokazuju pojavu maksimuma različitoga od nule u raspodjeli intenziteta I koje odgovaraju pretkondenzacijskim udjelu n0: (d) n0 = 0, (e) n0/I0 = 0.5, (f) n0/I0 = 0.7. Crtkana linija predstavlja teorijsku krivulju gdje je jedini slobodni parametar prekondenzacijski udio.

(a)-(c) Slike bliskog polja za različite duljine interakcije i (d)-(f) odgovarajući histogrami intenziteta koji pokazuju pojavu maksimuma različitoga od nule u raspodjeli intenziteta P(I) koje odgovaraju pretkondenzacijskim udjelu n0: (d) n0 = 0, (e) n0/I0 = 0.5, (f) n0/I0 = 0.7. Crtkana linija predstavlja teorijsku krivulju gdje je jedini slobodni parametar prekondenzacijski udio.

Eksperimentalna i teorijska analiza slika bliskog polja otkrivaju postojanje fenomena pretkondenzacije koji se događa daleko od termalne ravnoteže i na kratkim propagacijskim udaljenostima. Ovakva pretkondenzacija je u suprotnosti s potpunom termalizacijom u Rayleigh-Jeans ravnotežnu distribuciju, koja bi zahtijevala predugačke dosege interakcija, te ju karakterizira brza relaksacija prema pretkondenzacijskom udjelu koji iznosi do 75%. Ovaj rezultat otvara put prema proučavanju Berezinskii-Kosterlitz-Thouless prijelaza u 2D, kvantnim fluidima svjetlosti ili dinamici pri naglim hlađenjima u okviru Kibble-Zurek mehanizma.

IF Ⓒ 2017 Ndoc Deda