[論文レビュー] Onset of a Bose-Glass of ultracold atoms in a disordered crystal of light

L. Fallani, Jessica Lye+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2006

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、無秩序な光格子に閉じ込められた超低温ボソン原子におけるモット絶縁体からボーズ・グラス相への遷移を調査する。1次元モット絶縁体に制御された無秩序性を導入するために二色の光格子を用いることで、著しく広がったモット共鳴特徴と平坦な励起スペクトルが観測され、局在的で非同調的な励起が特徴のボーズ・グラス相の出現を裏付ける証拠が得られた。

ABSTRACT

Starting from one-dimensional Mott Insulators, we use a bichromatic optical lattice to add controlled disorder to an ideal optical crystal where bosonic atoms are pinned by repulsive interactions. Increasing disorder, we observe a broadening of the Mott Insulator resonances and the transition to an insulating state with a flat density of excitations, suggesting the formation of a Bose-Glass.

研究の動機と目的

• 超低温ボソンの1次元モット絶縁体に及ぼされる制御された無秩序性の影響を調査すること。
• 無秩序性の存在下でのモット絶縁体からボーズ・グラス相への遷移を探索すること。
• 分光測定および密度測定を通じてボーズ・グラス相の兆候を同定すること。

提案手法

• 二色の光格子を用いて、超低温ボソンの1次元モット絶縁体に準周期的無秩序性を導入する。
• 強い局所的反発力により系をモット絶縁体状態に準備し、その後、二次格子を用いて制御された無秩序性を適用する。
• 無秩序性を増加させながらモット共鳴特徴をモニタリングし、スペクトル幅および形状の変化を追跡する。
• 励起スペクトルを測定し、ボーズ・グラス相の特徴である平坦な状態密度の出現を検出する。
• 実験的セットアップにより、モット絶縁体状態の完全性を保ちつつ、無秩序性の強度を正確に調整可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 無秩序性を増加させると、1次元モット絶縁体のスペクトル的特徴はどのように変化するか？
• RQ2 ボーズ・グラス相の形成を示す兆候としてどのような特徴が現れるか？
• RQ3 理論で予測されているように、無秩序性を増加させると励起スペクトルが平坦な分布に進化するか？
• RQ4 制御された超低温原子系において、モット絶縁体からボーズ・グラスへの遷移を実験的に解明できるか？

主な発見

• 無秩序性が増加するに従い、モット絶縁体の共鳴が著しく広がり、励起スペクトルにおけるコherenの喪失を示している。
• 高無秩序性領域で平坦な励起状態密度が観測され、ボーズ・グラス相の重要な特徴である。
• 長距離秩序を伴わず、平坦な励起スペクトルを持つ絶縁状態への遷移が発生し、ボーズ・グラスの特性と整合的である。
• 無秩序性の範囲にわたり系は絶縁的であることが確認され、局在状態の安定性が裏付けられた。