Μελέτη περιγράφει πώς εκτελούνται μετρήσεις σε ψυχρά άτομα που μιμούνται ειδικές φασματοσκοπικές μελέτες των στερεών

Κανονικά είναι ευκολότερο να διαχειριστούμε άτομα σε ένα αέριο παρά ηλεκτρόνια σε ένα στερεό και αυτό είναι που οδηγεί τους φυσικούς να χρησιμοποιούν συχνά υπέρψυχρα αέρια ως ανάλογα των συστημάτων συμπυκνωμένης ύλης. Για να ερευνήσει αυτά τα υπέρψυχρα αέρια, μια αριθμητική μελέτη προτείνει τη χρήση ενός αναλόγου μιας πειραματικής τεχνικής συμπυκνωμένης ύλης, που αποκαλείται «angle-resolved photoemission spectroscopy», ή ARPES. Εάν, τέτοια πειράματα ARPES πραγματοποιηθούν θα δώσουν λεπτομερές φάσμα των ατόμων σε ένα υπέψυχρο αέριο. Η προσέγγιση θα μπορούσε επίσης να δώσει ένα νέο δρόμο για την εξερεύνηση της φυσικής που υποστηρίζει τους υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας.

Η ARPES είναι ένα κοινό εργαλείο για την διερεύνηση ισχυρά συσχετιζόμενων ηλεκτρονίων σε ένα στερεό, όπως τα τοπολογικά υλικά και οι υπεραγωγοί. Η μέθοδος χρησιμοποιεί μια δέσμη φωτός για να εκδιώξει ηλεκτρόνια των οποίων η ορμή και η ενέργεια μετά μετριούνται. Το φάσμα αυτών των φωτοεκπεμπόμενων ηλεκτρονίων αποκαλύπτει πληροφορίες σχετικά με τη δομή των ηλεκτρονικών δεσμών στο υλικό.

Η Annabelle Bohrdt, από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου στη Γερμανία και οι συνάδελφοί της οραματίστηκαν μετρήσεις ARPES στο πλαίσιο μικροσκοπίας κβαντικού αερίου. Η διάταξη που η ομάδα πρότεινε είναι ένα μονοδιάστατο (1D) οπτικό πλέγμα που περιέχει μια αλυσίδα υπέρψυχρων ατόμων. Μια συντονισμένη διαμόρφωση στα οπτικά πεδία του πλέγματος διεγείρει ένα άτομο από αυτό το 1D αέριο, κάνοντάς το να εκδιωχθεί σε ένα παράπλευρο πλέγμα «εντοπισμού» που είναι αρχικά άδειο. Οι συγγραφείς δείχνουν πώς η ορμή αυτού του «φωτοεκπεμπόμενου» ατόμου μπορεί να μετρηθεί αφήνοντάς το να κουδουνίσει μέσα στο πλέγμα εντοπισμού. Σε αριθμητικές προσομοιώσεις, η ομάδα δημιούργησε ένα ARPES φάσμα μεταβάλλοντας την ενέργεια διέγερσης για τα εκδιωκόμενα άτομα. Η τεχνική αυτή θα μπορούσε δυνητικά να χρησιμοποιηθεί για να μελετηθούν κβαντικοί συσχετισμοί μεταξύ ατόμων που προτίθενται να προσομοιώσουν ένα ιδιαίτερο μοντέλο συμπυκνωμένης ύλης. Ένα τέτοιο μοντέλο μπορεί να είναι το μοντέλο Fermi-Hubbard, το οποίο θεωρείται ότι σχετίζεται με την υπεραγωγιμότητα.