RELAQS: Pontos fixos não-térmicos durante o RELAxamento de gases QuânticoS distantes do equilíbrio

Resumo

O projeto RELAQS une os esforços de dois grupos na França e no Brasil para explorar o relaxamento de sistemas quânticos de muitos-corpos preparados longe do equilíbrio. Embora a mecânica estatística quântica forneça uma boa descrição de sistemas físicos em equilíbrio termodinâmico, seu comportamento durante o relaxamento é mais difícil de prever a partir de modelos microscópicos. No caso de condições iniciais distantes do equilíbrio, surgem leis de potência universais na distribuição de momento, independentemente das condições iniciais, muito antes do equilíbrio ou de um estado quase estacionário ser alcançado. Isto foi investigado em uma ampla variedade de sistemas, como a inflação no Universo primitivo, colisões de íons pesados que produzem matéria quark-glúon e sistemas de gases frios, tanto em teoria quanto em experimentos. Surge uma reescala espaço-temporal universal, independente do estado inicial ou dos parâmetros microscópicos, sugerindo a existência de uma lei física subjacente. Foi proposto que a reescala universal observada nestes sistemas isolados longe do equilíbrio é devida a um relaxamento através de pontos fixos não térmicos (NTFPs).Neste projeto investigaremos as condições para o aparecimento de NTFPs na relaxação de gases Bose preparados longe do equilíbrio, com três configurações experimentais complementares com átomos de rubídio: um gás de Bose tridimensional (3D) confinado em uma armadilha harmônica; um gás de Bose 3D em um potencial do tipo caixa; e um gás de Bose bidimensional (2D) em uma armadilha anarmônica, onde a curvatura pode desempenhar um papel importante. Investigaremos como esses gases preparados em um estado turbulento altamente fora de equilíbrio, envolvendo vórtices e sólitons, relaxam até o equilíbrio. Os experimentos serão combinados com a teoria em um esforço para identificar novas formas de evidenciar a universalidade no relaxamento dos sistemas. No gás armadilhado em uma casca 2D, exploraremos se os NTFPs também se aplicam no relaxamento de uma nuvem fortemente excitada pela rotação em direção a uma rede de vórtices. O projeto aumentará nossa compreensão de sistemas quânticos de muitos-corpos fora de equilíbrio e nos permitirá comparar diferentes sistemas físicos na mesma classe de universalidade. (AU)