Quantum states in ultracold fermionic gases in optical lattices:Supersolid and dynamically generated antiferromagnetic states

• Antragsteller: Dr. Johannes Bauer
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 197868533

Die Forschungsfelder der Festkörperphysik und der Quantenoptik mit ultrakalten Gasenhaben in den letzten Jahren eine fruchttragende Zusammenarbeitentwickelt. Das erste Feld beschreibt Quantenzustände kondensierter Materie basierend auf vereinfachten theoretischen Modellen, wie demHubbard-Modell. Im zweiten Feld sind Forscher inzwischen in der Lage,solche Modelle zu simulieren und die faszinierendenQuantenzustände direkt zu erzeugen. Das Ziel dieses Forschungsprojektsist es zu einem besseren Verständnis von sowohl suprasoliden Quantenzuständen,als auch der dynamischen Erzeugung vonantiferromagnetischen (AF) Zuständen beizutragen. Ein suprasolider Zustand der Materie, der gleichzeitig kristalline Ordnung und suprafluideEigenschaften besitzt, kann prinzipiell in einem Gas aus attraktiven Fermionen im optischenGitter realisiert werden. In dem Forschungsvorhaben wird ein solcher Zustandtheoretisch modelliert und seine Stabilität analysiert. Dies wird mit Hilfe von Rechnungen mit ortsaufgelöster dynamischerMolekularfeldtheorie geschehen.Der zweite Teil beschäftigt sich mit korrelierten Fermionen, die durcheine rasche Erhöhung der Wechselwirkung in eine Situation mit starkerAF Instabilität gebracht werden. Wir benutzen das Hubbard-Modell undNicht-Gleichgewichtsmethoden, um das zeitabhängige Verhalten zu untersuchen. Diebeschriebene Situation kann in ultrakalten fermionischen Gasen in optischenGitter mit kommensurabler Füllung realisiert werden, wenn die Wechselwirkungplötzlich auf die repulsive Seite einer Feshbach-Resonanz gebracht wird. Dortsteht ein Paarbildungsprozess im Wettbewerb mit der AF Instabilität. Unter Berücksichtigung beider Prozesse werden wir das Verhalten eines solchenSystems analysieren und die dominanten Prozesse identifizieren. Eine möglicherweise baldige Realisierung der beschriebenen Situationen inExperimenten machen das Projekt sehr zeitgemäß und relevant für die aktuelle Forschung.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Eugene Demler