Isäntäatomit

Isäntäatomit ovat atomit, jotka muodostavat ympäristön, jossa toiset atomit, vierasatomit tai impuriteetit, upotetaan ja joiden kanssa ne vuorovaikuttavat. Tällainen isäntäydin on yleinen erityisesti ultrakylmässä fysiikassa, missä isäntäatomit voivat olla degeneraatti Fermi gas tai Bose-Einstein-kondensaatio (BEC). Isäntäatomien tilat, tiheys ja vuorovaikutukset määrittävät järjestelmän monien partikkeleiden dynamiikan sekä energiaspektrin ja transporttiset ominaisuudet.

Vierasatomit eli impuriteetit voivat liikkua isäntäatomien ympäristössä, jolloin syntyy impuriteettipolarisiin ja muihin moniatomisiin ilmiöihin liittyviä vaikutuksia. Isäntäatomien vuorovaikutukset vaikuttavat vierasatomien energioihin, massan renormalointiin, mobiiliuteen ja decoherenceen. Ominaisuuksia voidaan säätää esimerkiksi Feshbach-resonanssien avulla sekä muokkaamalla isäntäkaasun tilaa ja tiheyttä.

Käytännössä isäntäatomien järjestelmiä tutkitaan monilla lajeilla, kuten rubidium-87, litium-6 ja potassium-40, jotka muodostavat isäntäkaasun, kun taas vierasatomit voivat olla toisia lajeja tai eri hyperfine-tiloja saman lajin sisällä. Tutkimusmenetelmiin kuuluvat muun muassa RF-spektroskopia, Ramsey-tekniikka sekä time-of-flight- tai in-situ-mittaukset, ja järjestelmiä ohjataan magneettikenttien sekä optisten trapien avulla. Isäntäatomien tutkimus on keskeistä polaronifysiikassa, kvanttisimuloinneissa ja kvanttitilojen monimutkaisen vuorovaikutuksen ymmärtämisessä.