Ultrakoude Supersnaren

[Stefan Kowalczyk]

Binnenkort kunnen we supersnaren bekijken! Of misschien ook niet. Wie weet. In ieder geval hebben vier theoretici uit Utrecht afgelopen maand een voorstel gedaan hoe je supersnaren zou kunnen maken en waarnemen in het laboratorium. Ze gebruiken daarbij eigenschappen van het Bose-Einstein condensaat.

Supersymmetrie is een belangrijke symmetrie. Zonder supersymmetrie zou snaartheorie bijvoorbeeld niet in staat zou zijn fermionen te beschrijven. Erg belangrijk dus, maar zoals dat wel vaker in de snarenwereld het geval is: nog niet experimenteel aangetoond. Kort geleden hebben Michiel Snoek, Masudul Haque, Stefan Vandoren en Henk Stoof een voorstel gedaan om supersymmetrie experimenteel aan te tonen door een "niet-relativistiche Green-Schwarz supersnaar" te maken. (arxiv.org/abs/cond-mat/0505055)

Grofweg is het recept als volgt. Vang een zeer koud wolkje fermionen in de kern van een gequantiseerde vortex in een Bose-Einstein condensaat. In een Bose-Einstein condensaat zijn alle deeltjes in dezelde quantum grond toestand. Het Pauli uitsluitings principe speelt dus een belangrijke rol. Bosonische atomen (zoals rubidium-87 )hebben daar geen last van. Het bosonische deel van de supersnaar bestaat uit een vortex lijn, die gevormd wordt door een 1-dimensionaal Bose-Einstein condensaat dat ronddraait in een optisch rooster. Onder bepaalde omstandigheden kan dan een fermionische wolk (bestaande uit bijvoorbeeld potassium-40) worden gevangen in deze bosonische vortex. Door met een laser op dat draaiende ultrakoude boson-fermion mengsel te schijnen zou je dan supersymmetrie moeten kunnen waarnemen. Althans, in theorie. Of dat in de praktijk ook het geval is moeten we nog even afwachten. Het is in ieder geval een leuk idee.

Zie ook:

http://www.physicsweb.org/articles/news/9/5/7/1

[DVR]

Het is vrij toevallig, ik heb het afgelopen half jaar experimenteel onderzoek gedaan bij de vakgroep in Utrecht die zich bezig houdt met Bose-Einstein condensatie.. In die periode was er tevens een voordracht van een van de theoretici die jij daar noemt (Henk Stoof).. Geloof mij, een "1-dimensionaal Bose-Einstein condensaat dat ronddraait in een optisch rooster" is verre van praktisch haalbaar op dit moment..

Het is natuurlijk wel erg interessant, reden voor meer onderzoek aan BECs!!

[Anonymous]

Supersymetrie en snarentheorie begrijp ik (althans toch het basisprincipe, zelfd de M-theorie (de 5 soorten supersnarentheories verenigd) is nog haalbaar. Maar een aantal begrippen die jullie gebruiken zijn me onbekend en dit lijkt zeer interessant. Zouden jullie a.u.b. de onderstaande begrippen wat kunnen toelichten. (simpel hé ik ben nog maar in het 5de middelbaar en ik moet nog veel leren )

Bose-Einstein (condensaat)

niet-relativistiche Green-Schwarz supersnaar

gequantiseerde

vortex (=zwart gat?)

Dit in interesseet me ten zeerste, maar ik ben nog maar een groentje .

Alvast bedankt voor de moeite

[Revelation]

Bose-Einstein zijn 2 namen, zij hebben samen moleculen gekoeld tot zeer lage temperaturen (1/1000000 graad boven 0K). Alle atomen komen dan in dezelfde quantumstaat en er ontstaat een soort piek.



niet-relativistiche Green-Schwarz supersnaar: die weet ik niet

gequantiseerd: dat houdt in dat iets alleen maar een aantal waarden kan hebben. Klinkt abstract, dat is het ook. Vergelijk het met een uitschuifbare ladder die alleen vastgezet kan worden op 5, 7 en 10 meter. Dan is de ladder gequantiseerd, want 8 is bijv. geen mogelijkheid en 9.2389273489247 ook niet.

vortex: een soort kolk (die meestal dingen naar zich toetrekt). Zie de foto

[Stefan Kowalczyk]

niet-relativistiche Green-Schwarz supersnaar: die weet ik niet

Ik weet het eigenlijk ook niet precies, maar m'n boek wel:

Green-Schwarz superstring = a manifestly supersymmetric formulation of the supersymmetric string theories, with a spacetime-fermionic gauge invariance known as k symmetry. There is no simple covariant gauge fixing.

Tja...

[DVR]

Bose-Einstein zijn 2 namen, zij hebben samen moleculen gekoeld tot zeer lage temperaturen (1/1000000 graad boven 0K). Alle atomen komen dan in dezelfde quantumstaat en er ontstaat een soort piek.

Ik neem aan dat je atomen bedoeld (hoewel, als ik me niet vergis is er vrij recentelijk ook een groep geweest die een moleculair BEC heeft gecreëerd).. Bose en Einstein hebben dat natuurlijk niet zelf bewerkstelligd.. Het is pas een aantal jaren geleden voor het eerst tot dusdanige temperaturen gekoeld (orde nanokelvin) vanwege ontwikkelingen in laserkoeling en verdampingskoelen.. Temperatuur is overigens niet de enige factor van belang, een hoge dichtheid is ook nodig..

De piek die je ziet op die plaatjes is een afbeelding van de luminiscentie.. D.w.z.: wat je ziet is een grafiek waar de intensiteit van licht van een laserpuls dat aan het BEC is verstrooid wordt uitgezet tegen de positie.. De hoogte van de piek is een maat voor de hoeveelheid deeltjes op die positie. Hoe meer deeltjes, hoe meer licht er is verstrooid.. De breedte van de piek is een maat voor de temperatuur.. Op het moment dat de foto wordt genomen is het BEC nét losgelaten uit de magnetische val die hem op zn plaats hield.. In de tijd die zit tussen het loslaten en het nemen van de foto kunnen de deeltjes vrij rondvliegen, hoog energetische (lees: snelle -> hete) deeltjes zullen in die tijd dus vér weg komen, laag energetische deeltjes daarentegen blijven nagenoeg op hun plaats.. Dus hoe breder de piek, hoe warmer het zooitje was..

In het eerste plaatje zie je enkel een thermische wolk, geen BEC dus, maar enkel een hoopje koud gas.. In het tweede plaatje zie je goed hoe het BEC zich als het ware in de thermische wolk bevindt.. Het derde plaatje is een nagenoeg volledig BEC..

[Revelation]

Klopt, het geeft aan hoe het eruitgaat zien als het steeds kouder wordt. Dat had ik er misschien bij moeten zetten. De eerste (links) is op 400nK, de andere op 200nK en de laatste op 50nK.

Zie hier voor een mooi filmpje

[Anonymous]

Bedankt voor info allemaal!

[StrangeQuark]

Als je meer wilt weten over BEC. Een ontzettend toegankelijke uitleg is hier te vinden. Het is een initiatief van de universiteit van Colorado. Je kan er echt een hele hoop vinden.

[Revelation]

Daar komt mijn filmpje ook van

[StrangeQuark]

Sorry overheen gelezen.

[Anonymous]

Nogmaals, bedankt voor de info