Prof. Dr. Arnaldo Gammal

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Área de Pesquisa: Condensados atômicos de Bose-Einstein

Em 1924, S.N. Bose rederivou a fórmula de Planck para a radiação de corpo negro usando uma hipótese de que os fótons são indistingüíveis, gerando assim uma nova maneira de fazer a estatística de distribuição de energia. No mesmo ano, Einstein aplicou essa estatística de Bose a um gás e previu que para baixíssimas temperaturas deveria haver um enorme adensamento dos átomos no nível de energia mais baixo, o que passou se chamar de condensado de Bose-Einstein. Condensados atômicos foram realizados experimentalmente em 1995 pelos laboratórios do JILA (Boulder-Colorado), Rice (Houston-TX) e MIT (Boston), resfriando gases de rubídio, lítio e sódio respectivamente, chegando em temperaturas da ordem de nano-Kelvin . Isso deu enorme impulso para pesquisa teórica e experimental nessa área com grandes promessas tecnólogicas. A longo prazo, acredita-se que essa área possa contribuir para instrumentos de altíssima precisão, navegação, litografia, computação quântica e supercondutividade.

Nossa pesquisa presente envolve a compreensão de como evoluem os condensados atômicos no tempo e determinação de estados fundamentais do sistema. Um condensado diluído e com fraca interação interatômica pode ser descrito numa aproximação de campo médio. Esta aproximação resulta em uma equação de Schrödinger com um termo não linear que descreve a interação entre os átomos e é chamada de equação de Gross-Pitaevskii. Assim, o condensado pode ser considerado um laboratório de física não linear, com a presença de fenômenos como difração não linear, colapso, sólitons, vórtices e ondas de choque. Condensados também permitem estudos de sistemas de física da matéria condensada em situações controladas onde diversos parâmetros podem ser modificados. Para estudo da evolução temporal construímos diversos códigos computacionais para solução de equações diferenciais parciais. Esses trabalhos vem sendo desenvolvidos com a participação de alunos e colaboradores (veja na lista de publicações). Também temos interesse em estudos que vão além do campo médio usando métodos de Monte-Carlo e estudos de vórtices em alta densidade. Além disso, estamos envolvidos em estudos de descoerência e transição de fase clássica para quântica em sistemas caóticos, que podem ter implicações no estudo de coerência de condensados.

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last modified Jan 7th, 2008