Uno studio innovativo pubblicato su Physical Review Letters svela una nuova classe di polaroni derivanti dall'interazione tra impurità cariche e gas di Fermi degenerati.  I polaroni sono fondamentali per la comprensione dei sistemi quantistici a molti corpi su varie scale di energia. In particolare, i polaroni derivanti da sistemi ibridi atomo-ione sono candidati potenziali per accedere a regimi inesplorati nei sistemi allo stato solido, fornendo una visione più approfondita degli effetti quantistici nei materiali, come ad esempio gli eccitoni - polaroni che nascono nelle eterostrutture di van Der Waals caratterizzate da proprietà elettroniche e ottiche uniche.  In questo lavoro, gli autori studiano le proprietà delle quasiparticelle utilizzando metodi Monte Carlo quantistici ab initio, noti per essere i più adatti a studiare le interazioni forti e le correlazioni forti. La novità dello studio è che le proprietà delle quasiparticelle sono fortemente influenzate dalle grandi deformazioni della densità causate dal potenziale attrattivo e dal principio di esclusione di Fermi. Questa scoperta si allinea con i progressi sperimentali nella realizzazione di atomi di impurità all'interno di gas quantistici degenerati, aprendo la strada a una nuova generazione di esperimenti all'intersezione tra gas quantistici e sistemi freddi atomo-ione in cui è possibile osservare questi polaroni carichi.

Lo studio è stato condotto e coordinato da Luis A. Peña Ardila del Dipartimento di Fisica dell'Università di Trieste. Il lavoro presentato è il risultato di una collaborazione internazionale tra l'Università di Trieste, l'Universidade Federal de Goiás e l'Universidade Estadual de Campinas in Brasile.

Pessoa, Renato, S. A. Vitiello, and L. A. Peña Ardila. "Fermi Polaron in Atom-Ion Hybrid Systems." Physical Review Letters 133   233002 (2024). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233002.