Fisici dell'Università del Lussemburgo, insieme a collaboratori internazionali, hanno recentemente pubblicato un articolo sulla rivista di fama internazionale Lettere di revisione fisica . In questo articolo, dimostrano come gli effetti di interferenza quanto-meccanica potrebbero consentire agli sperimentatori di studiare meglio le proprietà delle particelle intrappolate nei liquidi quantistici tramite risonanze nello spettro di assorbimento.

Onde di superficie in acqua

Lanciare un sasso in un lago tranquillo crea increspature sulla superficie dell'acqua. Lanciare due pietre nel lago crea due di queste onde superficiali, che può formare un interessante schema di interferenza. Creare queste onde richiede energia, che viene trasferito dalle pietre all'acqua, alla fine, le pietre subiscono una forza di attrito. Nella fisica classica questo è un problema molto vecchio, ma la sua controparte della meccanica quantistica riserva ancora sorprese.

Condensati di Bose-Einstein

L'equivalente quantomeccanico è costituito da due ioni carichi che sono immersi in un "liquido" formato da atomi neutri più leggeri. Sperimentalmente, tali sistemi sono già stati realizzati alcuni anni fa combinando una trappola ionica, che tiene in posizione gli ioni carichi, con una trappola magneto-ottica che permette di portare gli atomi neutri in uno stato quantistico collettivo chiamato condensato di Bose-Einstein (BEC). Poiché la coppia di ioni è caricata elettricamente, possono essere manipolati usando campi elettrici. In particolare, il trasferimento di energia dagli ioni al BEC, e la risultante forza di attrito, può essere misurato studiando l'assorbimento dei campi elettromagnetici.

Risonanze e antirisonanze

Fisici del gruppo di Thomas Schmidt dell'Università del Lussemburgo, insieme a ricercatori dell'Institut Polytechnique de Paris e dell'Iowa State University, scoperto che un nuovo fenomeno sorge se il BEC è allungato e si tiene conto della natura quantomeccanica dei due ioni e degli atomi. In questo caso, l'interferenza tra le onde emesse dagli ioni e il campo elettrico applicato esternamente provoca caratteristiche di risonanza e antirisonanza nello spettro di assorbimento. Alla frequenza di risonanza, gli ioni reagiscono molto fortemente ad un campo elettrico applicato, mentre alle antirisonanze, nessuna energia può essere assorbita dal campo applicato.

Queste risonanze e antirisonanze sono una conseguenza delle interferenze quantistiche, la natura allungata del BEC, e la forte forza di Coulomb che agisce tra lo ione e gli atomi. Perciò, possono servire come un utile strumento sperimentale per caratterizzare ulteriormente le proprietà dei BEC, come la loro velocità del suono o come interagiscono con gli ioni incorporati.