Esperimenti

Ensemble microcanonico

Grazie ai recenti progressi in campo sperimentale, semplici modelli di reticolo fino a poco tempo fa confinati nelle pagine dei libri di testo sono stati realizzati in laboratorio, in sistemi che costituiscono veri e propri strumenti di simulazione. L’esempio più lampante in questo senso è costituito dai gas ultrafreddi intrappolati nei cosiddetti “cristalli di luce”, ovvero reticoli ottici formati da raggi laser contropropaganti.
Uno dei problemi ancora aperti nel contesto di questi sistemi reticolari è rappresentato dalla misura della temperatura. Ad aggiungere interesse a questo soggetto di ricerca c’è inoltre il fatto che il potenziale ril limite superiore all’energie cinetiche accessibli dalla presenza del potenziale periodico permetterebbe la realizzazione di stati metastabili a temperature assoluta negativa. In effetti, una proposta teorica per creare questo tipo di stati in sistemi reticolari di atomi ultrafreddi è stata recentemente messa in pratica presso l’Università di Monaco di Baviera, in Germania. La controversia in atto a proposito della fondatezza del concetto di temperatura assoluta negativa, scatenata da un recente articolo apparso sulla rivista Nature Physics, fornisce ulteriori motivi di interesse.
Questa linea di ricerca si rivolge allo studio teorico (sia analitico che numerico) di queste tematiche in modelli nonlineari su reticolo che, in opportuni limiti, descrivono la fisica degli atomi ultrafreddi in reticoli ottici. Oltre che per la misura della temperatura in questi sistemi, questo studio ha rilevanza anche per esperimenti sulla propagazione della luce in reticoli fotonici nonlineari indotti otticamente.

Simulazione dell'esperimento all'università di Monaco. Vedi Braun et al., Science 339, 52 (2013); Rapp, Phys. Rev, A 87, 043611 (2013). Evoluzione del raggio medio, della densità di energia cinetica e della temperatura inversa dello stato a T<0.

Trasformata di Fourier dello stato metastabile a temperatura negativa, alla fine della finestra temporale considerata.