Nicht-perturbative Methoden für quantenkritische Phänomene in Metallen und darüber hinaus
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Optische Spektren, die durch Bestrahlung von Quantenmaterialien mit Licht gewonnen werden, können detaillierte Informationen über die zugrunde liegenden Grundzustände und Anregungslandschaften liefern. Für stark korrelierte Materialien können diese Informationen im Spektrum „verborgen“ sein, und es stellt eine theoretische Herausforderung dar, sie aus experimentellen Daten zu extrahieren. In diesem Projekt haben meine Kollegen und ich diese Aufgabe für verschiedene interessante metallische Zustände und neue experimentelle Plattformen in Angriff genommen, indem wir eine Mischung aus perturbativen und nichtperturbativen Methoden angewendet haben. Im ersten Teil des Projekts haben wir Spektren von Störstellen analysiert, die in Metallen eingebettet sind. Wenn die Störstellen schwer sind und keine kinetische Energie besitzen, zeigen die Spektren Potenzgesetz-Singularitäten. Dieses Standardergebnis wird üblicherweise für Störstellen und Elektronen im Metall hergeleitet, deren Wellenfunktionen einfache ebene Wellen sind. Wir haben Ergebnis auf eine Situation erweitert, in der die Wellenfunktionen von der ebenen Wellenform abweichen, und eine Modifikation des Potenzgesetzes aufgedeckt, die die „Quanten-Geometrie“ der Wellenfunktionen widerspiegelt. Im zweiten Teil des Projekts haben wir Teilchen-Loch-gebundene Zustände (Exzitonen) in dotierten zweidimensionalen Halbleitern untersucht. Die Spektren von Exzitonen sind gut verstanden und können als Referenz dienen, um indirekte Informationen über niederenergetische Freiheitsgrade zu gewinnen, die nicht direkt nachgewiesen werden können. Wir haben ein theoretisches Modell für Pump-Probe-Experimente entwickelt, bei denen die niederenergetischen Freiheitsgrade mit einem THz-Pumpfeld angeregt werden und die Änderung in den Exzitonspektren zeit- und ortsaufgelöst aufgezeichnet wird. Dies ebnet den Weg für weitere Untersuchungen exotischer Quantenmaterialien unter Verwendung von Exzitonspektren. Im dritten Teil des Projektes haben wir Spektren von Mikrowellenphotonen in supraleitenden Resonatoren untersucht. Diese können beispielsweise verwendet werden, um unkonventionelle Supraleitung in kleinen Proben nachzuweisen, die auf den Resonator aufgebracht sind, da die Temperaturabhängigkeit der Photonfrequenz durch die niederenergetischen Anregungen im Supraleiter bestimmt wird. Wir haben eine mögliche Erklärung für ein unerwartetes Verhalten geliefert, das in einem kürzlich durchgeführten Experiment beobachtet wurde, bei dem Mikrowellenphotonen verwendet wurden, um induzierte Supraleitung in einem ferromagnetischen Metall zu untersuchen. Schließlich haben wir die Dynamik ultrakalter Bose-Gase untersucht und dabei Schwingungen zwischen atomaren und molekularen Kondensatfraktionen in einem kürzlich durchgeführten Experiment modelliert. Wir haben einen neuen resonanten Dämpfungsmechanismus in diesen Systemen entdeckt, der beispielsweise eine starke Anregung der Schwingungen durch äußeres Treiben verhindert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Bose-enhanced relaxation of driven atom-molecule condensates. Physical Review A, 109(4).
Pimenov, Dimitri & Mueller, Erich J.
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Polaron spectra and edge singularities for correlated flat bands. Physical Review B, 109(19).
Pimenov, Dimitri
