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Gases quânticos e estados fortemente correlacionados

Processo: 06/00012-5
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 03 de abril de 2006
Vigência (Término): 02 de setembro de 2006
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
Pesquisador responsável:Kilvia Mayre Farias
Beneficiário:Kilvia Mayre Farias
Anfitrião: Christophe Salomon
Instituição-sede: Pessoa Física
Local de pesquisa : École Normale Supérieure, Paris (ENS), França  
Assunto(s):Átomos frios   Gás de Fermi   Condensado de Bose-Einstein   Nível degenerado de energia

Resumo

O Grupo de Óptica, no Instituto de Física de São Carlos da USP e participante do Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica CePOF, como uma de suas atividades, tem trabalhado nos últimos anos em experimentos na área de Condensação de Bose-Einstein. Participei do desenvolvimento do sistema utilizando átomos de Sódio, como trabalho de doutoramento, onde no ano de 2004, obtivemos o primeiro condensado de Bose-Einstein da América Latina e implementamos as primeiras medidas para obtenção da equação de estado em amostras de átomos frios e no condensado, aprisionados pelo potencial confinante (K.M.F. Magalhães, et al; Laser Phys. Lett.2,No.4, 214–219(2005)).Hoje, como bolsista de Pós-Doutorado FAPESP (04/09999-1) sou pesquisadora do CePOF, junto ao Grupo de Óptica no Laboratório de Física Atômica e Molecular, coordenado pelo Prof. Dr. Vanderlei S. Bagnato. Trabalho no experimento para Condensação de Bose-Einstein em Rubídio e Moléculas Fotônicas em Sódio. No futuro, nosso intuito é o de continuar trabalhando com gases quânticos e implementar nossas ideias nessa área aqui em São Carlos. Para isso, é importante estarmos em contato com as mais avançadas técnicas experimentais do mundo. No caso do Laboratório de Lítio do Prof. Christophe Salomon, da École Normale Superiéure, que tem estrutura e know-how excelentes e representa uma liderança em sua área de atuação, isso certamente justifica nossa participação num estagio de pós-doutorado. Além disso, nosso grupo de pesquisa e o grupo francês, já de algum tempo, tem mantido boas relações. Agora surge a oportunidade de participar por um período considerável (12 meses, a partir de março de 2006, como consta na carta de aceitação) da pesquisa lá realizada, como um estágio pós-doutoral, o qual trará certamente muitos benefícios para nosso laboratório aqui no Brasil. O objetivo do projeto como um todo é usar gases atômicos ultrafrios para explorar a Física de fortes correlações quânticas, tanto do ponto de vista experimental como teórico. Esses gases frios constituem sistemas modelo para explorar (estudar) questões fundamentais levantadas em matéria condensada e física quântica. As fases localizadas de átomos aprisionados numa rede óptica permitem estudar questões fundamentais no domínio do magnetismo quântico. As chamadas fases frustradas, as quais estão sob investigações teóricas, podem ser vistas como “líquidos de spin” nos quais flutuações quânticas destroem qualquer ordem de longo alcance, mesmo em temperatura zero (C. Lhuillier, cond-mat/0502464; B. Bernu et al. Phys. Rev. B50, 10048 (1994) ; L. Santos et al., Phys. Rev. Lett. 93, 030601 (2004)). Uma análise teórica será feita nesse domínio a fim de definir o melhor diagnóstico experimental dessas novas fases, incluindo suas excitações elementares. A pesquisa de ambos, da Fase de Néel ordenada e da fase de liquido de spin serão empreendidas experimentalmente. Uma das mais importantes questões abertas da Física da Matéria Condensada é entender como quase-partículas podem ser seletivamente destruídas em certas regiões da superfície de Fermi. Isto acontece em particular próximo a Transição de Mott, como observado em experimentos de espectroscopia realizados com cuprates supercondutores. Nesse sentido, estudaremos a transposição desse problema para o caso de átomos confinados numa rede óptica e trabalharemos num método o qual dê acesso experimentalmente ao tempo de vida e ao peso espectral das quase-partículas.Outra direção de pesquisa concerne à transição superfluida de gás de férmions, na presença de interações atrativas. Na ausência da rede óptica, essas pesquisas são bem entendidas e muito ativamente estudadas, em particular com a observação muito recente de condensados moleculares. O potencial periódico de uma rede óptica constitui um parâmetro de controle suplementar, na presença do qual o acoplamento dos regimes BCS e de condensação de Bose deverá ser estudado. (AU)