Startseite
Podcasts
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 05/05 Podcast
Probing SU(N)-symmetric orbital interactions with ytterbium Fermi gases in optical lattices

Probing SU(N)-symmetric orbital interactions with ytterbium Fermi gases in optical lattices

Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 05/05 vor 11 Jahren

0:00

In dieser Arbeit wird die Erzeugung und Untersuchung
wechselwirkender Ytterbium-Quantengase mit zwei elektronischen
Orbitalen in optischen Gittern präsentiert. Entartete Fermigase aus
Ytterbium oder anderen erdalkaliähnlichen Elementen wurden in
jüngster Zeit als Modellsysteme für orbitale Phänomene in der
Festkörperphysik herangezogen, wie z.B. die Kondoabschirmung,
schwere Fermionen und kolossalen magnetischen Widerstand. Für diese
Gase wurde des Weiteren eine hohen SU(N) Symmetrie vorhergesagt,
die aus der starken Entkopplung des Kernspins resultiert, und die
Erzeugung neuer exotischer Aggregatzustände ermöglicht. Das SU(N)
Hubbard-Modell mit zwei Orbitalen sowie interorbitaler
Spinaustauschwechselwirkung lässt sich mit Hilfe der beiden
niedrigsten (meta-)stabilen elektronischen Zustände realisieren,
welche dabei die Rolle der Elektronen aus unterschiedlichen
Orbitalen eines Festkörpers einnehmen. Die Wechselwirkungen in
einer entarteten Mischung verschiedener Spinzustände von Yb-173 mit
zwei Orbitalen werden durch die Anregung in den metastabilen
Zustand in einem zustandsunabhängigen Gitter untersucht. Alle
Streukanäle für die zwei Orbitale werden charakterisiert und die
SU(N=6)-Symmetrie wird innerhalb der experimentellen Unsicherheiten
nachgewiesen. Von herausragender Bedeutung ist der Nachweis einer
sehr starken Spinaustauschwechselwirkung zwischen den zwei
Orbitalen, wobei der dazugehörige Austauschprozess anhand
dynamischen Ausgleichs der Spinpolarizierung zwischen verschiedenen
Orbitalen beobachtet wird. Ermöglicht wird dies durch die
Implementierung präzisionsspektroskopischer Verfahren sowie die
vollständige, kohärente Kontrolle der Besetzung des metasabilen
Zustandes. Die Verwirklichung eines SU(N)-symmetrischen Gases mit
Spinaustauschwechselwirkung, des grundlegenden Bausteins für
orbitalen Quantenmagnetismus, ist ein entscheidender Schritt in
Richtung der Simulation von wichtigen Vielteilchenmodellen, wie dem
Kondo- Gittermodell.