Instabilidades hidrodinâmicas quânticas em gases de bósons bidimensionais

Resumo

Em sistemas de dimensão reduzida, flutuações térmicas e quânticas têm um papel mais importante, inibindo o aparecimento de uma ordem de longo-alcance para qualquer temperatura diferente do zero absoluto. Como consequência, transições de fase de segunda ordem, como o congelamento de água em gelo ou a condensação de Bose-Einstein em sistemas de partículas bosônicas, são proibidas em menores dimensões. Sistemas bidimensionais (2D) são interessantes já que uma ordem de quase longo-alcance pode ser estabelecida a partir de um outro tipo de transição de fase, a transição de Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT), resultado do pareamento de defeitos topológicos abaixo de uma temperatura crítica. Para o caso de um gás de bósons bidimensional e fracamente interagente, um comportamento superfluido pode ser restabelecido via a transição BKT, exibindo um comportamento completamente diferente quando comparado à sua contrapartida em três dimensões. Neste projeto, iremos estudar as propriedades superfluidas de um gás de bósons bidimensional composto de átomos de potássio-39 a partir do desenvolvimento de análogos quânticos de duas das mais fundamentais instabilidades hidrodinâmicas, as instabilidades de Rayleigh-Taylor e de Kelvin-Helmholtz. Para isso, iremos construir um novo sistema experimental combinando as últimas tecnologias desenvolvidas para experimentos de átomos ultrafrios, possibilitando o desenvolvimento de instabilidades hidrodinâmicas quânticas e o estudo da evolução do sistema. (AU)