Observação de correlações de spin e carga em átomos ultrafrios armadilhados em redes óticas

A compreensão da Supercondutividade de Altas Temperaturas é uma das grandes questões em aberto na Física atualmente. Fortes correlações eletrônicas exercem um papel fundamental nestes sistemas e átomos ultrafrios em redes óticas vem sendo usados para emular em laboratório sistemas onde estas fortes correlações podem ser estudadas de maneira controlada.

Em experimento recente realizado no Center for Ultracold Atoms do MIT um microscópio fermiônico foi montado: nele as posições individuais de  átomos fermiônicos de Potássio em dois estados hiperfinos diferentes foi medida. Estes átomos são armadilhados em uma rede ótica bidimensional a temperaturas na faixa de nanoKelvin. Foi possível medir in-situ as correlações de spin e carga  ao longo de  toda a armadilha. Nas regiões com baixa densidade de átomos  ocorre o antibunching de férmions devido a supressão de Pauli e às correlações.  Nas regiões com aproximadamente um átomo por sítio ocorre o bunching de momentos locais e a formação de correlações antiferromagnéticas.

A parte experimental deste trabalho foi realizada no MIT, no laboratório do prof. Martin Zwirlein e a teoria foi feita pelos profs. Ehsan Khatami da San Jose State University, Marcos Rigol da Pennsylvania State University, Nandini Trivedi da Ohio State University e pela professora Thereza Paiva do Instituto de Física da UFRJ.

O trabalho completo, publicado em setembro de 2016 na Science pode ser lido aqui

http://science.sciencemag.org/content/353/6305/1260

Observation of spatial charge and spin correlations in the 2D Fermi-Hubbard model

Lawrence W. Cheuk, Matthew A. Nichols, Katherine R. Lawrence, Melih Okan, Hao Zhang, Ehsan Khatami, Nandini Trivedi, Thereza Paiva, Marcos Rigol, Martin W. Zwierlein