Tittel: Two-component spin-orbit coupled ultracold atoms in the triangular lattice
Veileder: Asle Sudbø
Sammendrag: Teknologiske fremskritt i ultrakalde atom-eksperimenter har over de siste 20 årene økt interessen for fysisk intuitive Hamilton-funksjoner som kan brukes til å undersøke fundamentale vekselvirkninger i sterkt korrelerte systemer. Motivert av dette, ser vi på en Bose-Hubbard modell for bosoniske atomer i et triangulært gitter-potensiale med to interne pseudo-spinn frihetsgrader som vekselvirker via spinn-bane kobling. I det sterkt koblede regimet utleder vi en effektiv spinn Hamilton-funksjon der spinnene vekselvirker via en Heisenberg, Dzyaloshinskii-Moriya og ikke-diagonal kompass-interaksjon. Dette gir en generell modell der vi kan se på flere interessant kvante-magnetiske modeller. Ved hjelp av Monte Carlo simuleringer ser vi på magnetiske grunntilstands-teksturer for ulike styrker av spinn-bane kobling og spredningstyrke for partikler med likt og ulikt spinn. Ved å kombinere resultatene fra Monte Carlo med en variasjons-metode kommer vi frem til et null-temperatur fasediagram med ferromagnetiske, spiral, stripe og virvel-faser. Vi bruker også Monte Carlo simuleringer til å undersøke hvordan disse fasene blir påvirket av termiske fluktuasjoner. Dette blir gjort ved å måle spinnstivhet på to ulike måter. Simuleringer for en fullstendig isotrop Heisenberg-modell viser at de to metodene gir kvalitativt like resultater, men fremgangsmåten vår fungerer ikke når vi generaliserer spin-modellen til å inkludere Dzyaloshinskii-Moriya vekselvirkninger. I XY-modellen bekrefter vi at det finnes kvasi-langtrekkende ordning på det triangulære gitteret, noe som allerede er vel etablert. Videre finner vi en svakere ordning for Heisenberg-modellen, karakterisert som pseudo-kritisk oppførsel.