Tesis doctoral de Olivier Tieleman
La presente tesis trata sobre la investigación de gases cuánticos ultrafríos en potenciales espacialmente periódicos, destacando la variación periódica de alta frecuencia, las interacciones de largo alcance o ambas. la mayor parte trata sobre potenciales hondos, donde el comportamiento del gas está bien descrito por modelos de rejilla cuántica. La variación periódica es entonces integrada para obtener descripciones efectivas en función del tiempo. un proyecto investiga interacciones de largo alcance emergentes en un potencial estacionario, débil y espacialmente periódico, donde la teoría de rejilla no es apropiada.En dos breves capítulos introductorios, se presentan los tópicos de átomos ultrafríos, potenciales ópticos de rejilla, variación periódica e interacciones de largo alcance, sin intentar dar una visión exhaustiva. Algunas de las longitudes y escalas de energía relevantes experimentalmente son dadas, pero el punto principal consiste en la derivación y construcción teórica de las descripciones de gases ultrafríos en varios potenciales periódicos espacial y/o temporalmente. el primer proyecto presentado está orientado en cómo el espectro de una sola partícula de un gas de bose en una rejilla cuadrada bidimensional no-separable es afectado por la variación periódica de alta frecuencia; la conclusión más asombrosa es que, bajo ciertas circunstancias, desarrolla dos mínimos no equivalentes, dando lugar a condensación de bose-einstein de momento finito. El cálculo de perturbaciones indica que las interacciones locales inducen la rotura espontánea de la simetría de tiempo revertido (trsb) en tal sistema. el segundo proyecto investiga la relación entre la frustración cinética y las interacciones de largo alcance en gases fermiónicos. Tanto una aproximación de campo medio como las diagonalizaciones exactas predicen que tal sistema, estudiado en la realización más específica de un gas fermiónico dipolar débilmente interaccionando en una rejilla triangular 2d, da lugar a trsb espontánea. Además, en un cuarto de llenado se forma una nube de ondas de densidad, donde la superficie de fermi está perfectamente anidada. Quizá más interesantemente aún, se predice un patrón de trsb espacialmente inhomogéneo, confinado en la subrejilla de baja densidad que emerge en la onda de densidad. el tercer gira en torno a la cuestión de supersolidez en la presencia de un campo de gauge. Aplicando la aproximación de bogolyubov a una variación del modelo extendido de bose-hubbard, se indica que combinando un campo magnético escalonado artificial en una rejilla cuadrada 2d con interacciones del tipo vecino más cercano y densidad-densidad, se obtiene no sólo un supersólido con vórtices escalonados, sino que también se induce una distribución inhomogénea de las corrientes asociadas alreadedor de la plaqueta elemental. en el cuarto proyecto, se muestra cómo un gas de bose unidimensional con fuertes interacciones locales en una rejilla débil a densidades inconmensurables presenta excitaciones correspondientes al exceso o déficit de partículas. Las excitaciones interaccionan repulsivamente a largas distancias, a pesar del hecho que los mismos átomos subyacientes no lo hacen. Como consecuencia, la inconmensurabilidad de la densidad con la rejilla puede inducir una transición hacia una onda de densidad e incluso un supersólido. los cuatro proyectos de investigación arriba mencionados combinan gases bosónicos y fermiónicos, interacciones fuertes y débiles, aproximaciones perturbativas y de campo medio, teorias de campo efectivas y diagonalizaciones exactas. La principal conclusión en conjunto es que las interacciones de largo alcance y la variación periódica de alta frecuencia dan lugar a una serie de fenómenos en gases ultrafríos en rejilla muy diversos y fascinantes.
Datos académicos de la tesis doctoral «Ultracold atoms in optical lattices with long-range interactions and periodic driving«
- Título de la tesis: Ultracold atoms in optical lattices with long-range interactions and periodic driving
- Autor: Olivier Tieleman
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 08/03/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Maciej Lewenstein
- Tribunal
- Presidente del tribunal: ennio Arimondo
- martin Holthaus (vocal)
- (vocal)
- (vocal)