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3. Quartal 2016 - Local density of a 2D Fermi-Hubbard atomic gas in an optical lattice potential

3. Quartal 2016 - Local density of a 2D Fermi-Hubbard atomic gas in an optical lattice potential

Lokale Dichte eines 2D Fermi-Hubbard Gases im Potential eines optischen Gitters als Funktion des Wechselwirkungsstärke(steigt von links nach rechts). Es werden Orte mit einzelner (blau) und doppelter (rot) Besetzungen unterschieden.

Die ideale Gasgleichung ist vielen noch aus der Schulphysik bekannt. Diese Zustandsgleichung setzt drei einfache Parameter in Bezug zu einander: Druck, Dichte und Temperatur. Sie beschreibt auf diese Weise alle thermodynamischen Eigenschaften eines Systems.
Die ideale Gasgleichung nimmt dazu an, dass man  die Physik des Systems aus der Dynamik seiner mikroskopischen Konstituenten berechnen kann.
Wenn ein System jedoch stark korreliert ist und von den Gesetzen der Quantenmechanik dominiert wird, ist es sehr schwierig die Zustandsgleichung aus den mikroskopischen Prinzipien zu bestimmen.
Um die Zustandsgleichung solch komplexer Systeme zu bestimmen braucht man daher Präzisionsmessungen.
 
Ein gutes Beispiel dafür sind nicht-triviale Eigenschaften wie Hochtemperatur-Supraleitung in korrelierten Vielteilchen-Systemen. Ein minimales Modell, welches die zugrundeliegende Physik beschreibt ist das 2-dimensionalen Hubbard Modell. Von der Seite der Theorie wurde bereits viel Arbeit investiert um dieses Modell anzunähern, eine Präzisionsmessung der Zustandsgleichung über einen breiten Parameterraum blieb bisher jedoch aus.
 
Unter der Verwendung von einem ultrakaltem Fermigas in einer einzigen, zweidimensionalen Lage eines optischen Gitters, ist es uns nun gelungen, die Dichte für einen großen Bereich an Temperaturen und Wechselwirkungen zu messen und auf diese Weise die Zustandsgleichung des Systems zu charakterisieren.
 
 
Rerenzen: E. Cocchi et al., Phys. Rev. Lett. 116, 175301 (2016).
Außerdem: Physics Viewpoint http://physics.aps.org/articles/v9/44
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