Un físico de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y sus colegas alemanes han creado un algoritmo nuevo y más preciso para simular interacciones de partículas cuando se introduce una sola impureza en un mar de Fermi. El algoritmo muestra que cuando estas partículas interactúan, la transición de cuasipartícula a ligadaLa molécula en un sistema bidimensional polarizado es suave. El nuevo método puede tener implicaciones para comprender el comportamiento de las impurezas en una variedad de sistemas.
El mar de Fermi describe una colección de fermiones idénticos que interactúan débilmente, como electrones que se han enfriado a una temperatura muy baja. No hay dos fermiones dentro del mar que tengan exactamente el mismo estado cuántico. El estado fundamental del mar de Fermi en esta forma purase entiende bien. Sin embargo, ¿qué sucede cuando se introduce una impureza, como una partícula con un espín diferente? ¿Cómo afecta esa partícula al sistema en su conjunto?
"Digamos que todas las partículas en el mar son partículas de espín ascendente, y presentamos una partícula de espín descendente", dice el físico del estado de Carolina del Norte, Dean Lee, coautor en un artículo que describe el trabajo. "¿Esta nueva partícula?formar un enlace molecular con una de las partículas de rotación ascendente? ¿Cómo reacciona el sistema? "
Lee y sus colegas, el autor principal Shahin Bour y Ulf-G. Meissner de la Universidad de Bonn y Hans-Werner Hammer de la Universidad de Darmstadt, desarrollaron un algoritmo de celosía llamado celosía de impurezas Monte Carlo que muestra los posibles caminos de la impureza en el mar de FermiLos métodos de Monte Carlo se usan comúnmente para simular sistemas de mecánica cuántica. La red de impurezas Monte Carlo difiere de otros métodos en que trata la partícula de impureza explícitamente, de una manera completamente diferente de las otras partículas en el sistema.
Según los resultados de la red, la transición de una sola partícula a una molécula unida es suave. "Los físicos habían teorizado que debería haber un valor crítico claro o fuerza de interacción, donde la impureza se uniría con otra partícula y se convertiría en una molécula".Lee dice: "pero nuestras simulaciones no muestran eso. En cambio, encontramos que hay un estado ambiguo interesante en el que las partículas están interactuando, pero pueden o no ser una molécula ligada. Y cuando la transición ocurre, ocurre sin problemas.una función de la fuerza de interacción.
"Sin embargo, lo que más nos entusiasma son las posibilidades futuras. Queremos llevar el enrejado a simulaciones tridimensionales e introducir una impureza en un superfluido emparejado para ver qué efectos tiene en el sistema. Esperamosque nuestro método se puede utilizar para abordar preguntas relevantes para átomos fríos, sistemas de estado sólido y estrellas de neutrones "
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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