Vórtices quantizados na transição dimensional 3D-2D

• Processo: 24/14106-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
• Pesquisador responsável: Patrícia Christina Marques Castilho
• Beneficiário: Gabriel Tardin Belumat
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Gases atômicos ultrafrios Superfluidez Vórtices
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Gases atômicos bidimensionais | Superfluidez | Transição dimensional | vórtices quantizados | Gases Quânticos

Resumo

Vórtices quantizados, observados em diferentes plataformas experimentais como o hélio líquido e gases atômicos ultrafrios são uma assinatura de superfluidez nesses sistemas e têm sido um importante ingrediente em explicar o comportamento de materiais supercondutores do tipo-II. Em sistemas tridimensionais (3D), esses vórtices são linhas que interagem e podem se curvar, enovelar e reconectar. Reduzindo a dimensão do sistema a partir da sua compressão em uma direção do espaço, modifica a geometria do vórtice o qual pode ser modelado como um objeto pontual. Supreendentemente, vórtices pontuais e linhas de vórtices exibem um comportamento bem diferente: enquanto que em 3D, o enovelamento de vórtices resulta em um estado turbulento, em duas dimensões (2D), vórtices pontuais tendem a formar clusters de vórtices com circulação no mesmo sentido, dando origem a uma temperatura efetiva negativa associada a uma cascata de energia do tipo Kolmogorov invertida. Neste projeto de doutorado direto, propomos seguir experimentalmente a dinâmica de conjuntos de vórtices deterministicamente criados ao longo da transição dimensional 3D-2D em um sistema de gases atômicos ultrafrios. Com esta abordagem, esperamos obter evidências mais claras das particularidades do modelo de vórtices pontuais (do inglês, point-vortex model), em particular, a formação dinâmica de clusters de vórtices, e explorar o papel das flutuações térmicas quando verdadeiramente no regime bidimensional. (AU)