Un team di ricercatori del MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms ha sviluppato un modo per studiare e misurare i gas mentre passano dallo stato quantistico a quello classico a causa dei cambiamenti di temperatura. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , il gruppo descrive gli esperimenti effettuati con nuvole di atomi di litio-6 e cosa hanno trovato.

I gas di Boltzmann sono costituiti da particelle con volume trascurabile e urti perfettamente elastici:sono descritti, abbastanza naturalmente, dalla teoria cinetica di Boltzmann. In un tale gas, le particelle si muovono in modo casuale e si scontrano frequentemente. Ricerche precedenti hanno dimostrato che se un gas di Boltzmann viene sufficientemente raffreddato, subisce una trasformazione così radicale che può essere descritta solo in termini quantistici. Per di più, se le particelle che compongono il gas sono fermioni, il risultato può essere descritto usando la teoria del liquido di Fermi. In particolare, il processo può muoversi in entrambe le direzioni. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno sviluppato un modo per monitorare e misurare i cambiamenti che si verificano durante la transizione del gas tra uno stato quantistico e uno classico.

Per studiare la transizione, i ricercatori hanno usato quasiparticelle come un modo per misurare le proprietà del gas di Fermi, più specificamente, hanno creato una nuvola di atomi di litio-6 usando quella che è conosciuta come una "scatola laser". Hanno quindi raffreddato la scatola e il suo contenuto e hanno monitorato cosa è successo all'interno usando la spettroscopia di espulsione, dove i fotoni capovolgono lo stato interno delle impurità in modo tale che non interagiscano con il gas. Sono stati quindi in grado di utilizzare il numero di atomi che sono stati capovolti per misurare l'energia dei fotoni, e poi calcolare le eccitazioni del gas. Ciò ha permesso loro di calcolare l'energia ei tassi di decadimento delle quasiparticelle.

Il gruppo ha anche condotto un esperimento per misurare le quasiparticelle a diverse temperature, che ha permesso loro di vedere cosa è realmente accaduto durante la transizione del gas. Notano che con l'aumentare della temperatura, lo spettro di picco ha perso energia ed è diventato più ampio. Infine, le quasiparticelle hanno perso la loro identità, e a questo punto, La teoria di Fermi iniziò a sgretolarsi. Riferiscono anche che appena al di sotto del punto in cui la teoria di Fermi divenne applicabile, c'è stato un brusco cambiamento nell'energia del picco dello spettro, che alla fine è sceso a zero.

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