Un gruppo di ricerca collaborativo ha riportato prove sperimentali di una transizione da dinamiche di rottura ergodiche a dinamiche di rottura ergodiche nei gas atomici Rydberg dissipativi guidati. I risultati sono stati pubblicati su Science Advances.
I sistemi a molti corpi spesso si rilassano in uno stato di equilibrio a causa dell'ergodicità, in modo tale che un'osservabile diventa invariante nel tempo. Nel caso dell'equilibrio robusto, l'osservabile cerca rapidamente nuovi punti fissi nello spazio delle fasi. Tuttavia, ci sono eccezioni, ad esempio, nei sistemi integrabili e localizzati a molti corpi, dove l'ergodicità rotta può inibire l'equilibrio e la termalizzazione del sistema.
Lo studio della rottura ergodica è istruttivo per il collasso del mercato e la ripresa della finanza, per l’epilessia cerebrale nelle reti neurali e per l’allarme precoce di salti critici nei sistemi complessi. Gli atomi di Rydberg con interazioni a lungo raggio servono come sistemi a molti corpi ideali per studiare la dinamica a molti corpi non ergodica. In un sistema di atomi Rydberg dissipativi guidati, il sistema avrà un'oscillazione di fase a lungo termine di non equilibrio dovuta all'aggregazione degli atomi Rydberg.
I ricercatori hanno ottenuto l'osservazione sperimentale della dinamica non ergodica a molti corpi in un gas di atomi di Rydberg fortemente interagenti mediante l'eccitazione di due fotoni degli atomi di Rydberg a temperatura ambiente, che è influenzata da una combinazione di azionamento coerente del laser, interazioni degli atomi di Rydberg e dissipazione .
Regolando i parametri del laser, i gruppi di ricerca hanno osservato una transizione di fase non in equilibrio in cui si verificava una biforcazione tra la fase ergodica e quella debolmente non ergodica. Gli atomi nella fase ergodica erano distribuiti uniformemente, mentre il numero di particelle dello stato di Rydberg nella fase debolmente non ergodica mostrava oscillazioni non banali.
I ricercatori hanno anche catturato oscillazioni collettive a lungo termine, a molti corpi, dell’ordine di millisecondi, che superano di gran lunga la scala temporale della dissipazione associata. Secondo l'analisi dei ricercatori, questa rottura ergodica era dovuta all'aggregazione di atomi di Rydberg fortemente interagenti nello spazio libero.
I sistemi a molti corpi di Rydberg sono di grande importanza per sondare le dinamiche di rottura dell'ergodicità e la transizione di fase di non equilibrio. Questo lavoro ha fatto luce sull'ergodicità della materia complessa e sui fenomeni di non equilibrio, scoprendo la relazione tra la dissipazione e l'ergodicità.
I team erano guidati da Guangcan Guo, guidato dal Prof. Baosen Shi e dal Prof. Dongsheng Ding dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia Cinese delle Scienze, con gli sforzi di collaborazione dell'Università di Nottingham, della East China Normal University e Università di Durham.
Ulteriori informazioni: Dongsheng Ding et al, Rottura dell'ergodicità dai cluster di Rydberg in un sistema a molti corpi dissipativo guidato, Progressi scientifici (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl5893
Informazioni sul giornale: La scienza avanza
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina
