Instabilidades hidrodinâmicas quânticas em gases de bósons bidimensionais

• Processo: 22/02709-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2028
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
• Pesquisador responsável: Patrícia Christina Marques Castilho
• Beneficiário: Patrícia Christina Marques Castilho
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Carlos
• Pesquisadores associados: André Cidrim Santos ; Giacomo Roati ; Kilvia Mayre Farias ; Tommaso Macri
• Auxílio(s) vinculado(s): 23/14887-9 - Dinâmica de vórtices quantizados em superfluidos atômicos bidimensionais, AP.R SPRINT
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/04611-1 - Cadeia de micro-ondas para realizar transferência entre estados hiperfinos, BP.IC; 24/11777-0 - Gases quânticos na transição dimensional 3D-2D, BP.MS; 24/04325-6 - Uma armadilha óptica cruzada para produção de condensados de Bose-Einstein, BP.IC; 23/07276-3 - Campo magnético para ressonâncias de Feshbach em gases de Bósons bidimensionais, BP.IC
• Assunto(s): Gases atômicos ultrafrios Vórtices Gás de elétrons bidimensional Superfluidez Instabilidade hidrodinâmica Bóson
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Gases bidimensionais | Gases Quânticos | Instabilidades Dinâmicas | superfluidos | vortices | Gases ultrafrios

Resumo

Em sistemas de dimensão reduzida, flutuações térmicas e quânticas têm um papel mais importante, inibindo o aparecimento de uma ordem de longo-alcance para qualquer temperatura diferente do zero absoluto. Como consequência, transições de fase de segunda ordem, como o congelamento de água em gelo ou a condensação de Bose-Einstein em sistemas de partículas bosônicas, são proibidas em menores dimensões. Sistemas bidimensionais (2D) são interessantes já que uma ordem de quase longo-alcance pode ser estabelecida a partir de um outro tipo de transição de fase, a transição de Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT), resultado do pareamento de defeitos topológicos abaixo de uma temperatura crítica. Para o caso de um gás de bósons bidimensional e fracamente interagente, um comportamento superfluido pode ser restabelecido via a transição BKT, exibindo um comportamento completamente diferente quando comparado à sua contrapartida em três dimensões. Neste projeto, iremos estudar as propriedades superfluidas de um gás de bósons bidimensional composto de átomos de potássio-39 a partir do desenvolvimento de análogos quânticos de duas das mais fundamentais instabilidades hidrodinâmicas, as instabilidades de Rayleigh-Taylor e de Kelvin-Helmholtz. Para isso, iremos construir um novo sistema experimental combinando as últimas tecnologias desenvolvidas para experimentos de átomos ultrafrios, possibilitando o desenvolvimento de instabilidades hidrodinâmicas quânticas e o estudo da evolução do sistema. (AU)