Väitös teknillisen fysiikan alalta, MSc Koushik Swaminathan

Väitöskirjan nimi: Quasiparticle localization and ergodicity breaking in flat-band lattice models

Väittelijä: Koushik Swaminathan 
Vastaväittäjä: professori Sebastian Huber, Institut für theoretische Physik, ETH Zürich, Sveitsi 
Kustos: professori Päivi Törmä, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu 

Kuppi kuumaa kahvia jäähtyy vähitellen, kunnes se saavuttaa ympäristönsä lämpötilan. Samalla tavalla fysikaaliset järjestelmät yleensä levittävät energiaa ja menettävät muistinsa alkuperäisestä tilastaan. Kvanttijärjestelmät voivat kuitenkin toisinaan säilyttää tämän muistin, koska osa hiukkasista pysyy paikallaan.

Tässä väitöskirjassa tutkitaan, miten vuorovaikutukset vaikuttavat kuljetukseen ja lokalisaatioon litteävöisissä hilajärjestelmissä, joissa hilarakenne vaikeuttaa yksittäisten hiukkasten liikkumista. Noppahilassa vuorovaikutukset mahdollistavat hiukkasparien yhteisen liikkumisen, kun taas parittomat kvasihiukkaset pysyvät lokalisoituneina. Järjestelmä voi siten kuljettaa hiukkasia säilyttäen samalla jonkin verran muistia alkuperäisestä tilastaan.

Tämä on epätavallista, koska kuljetusta ja lokalisaatiota pidetään usein vastakkaisina ilmiöinä. Tutkimuksessa havaittiin myös yllättävä ero parillisen ja parittoman hiukkasmäärän järjestelmien välillä, mikä viittaa syvempään rakenteeseen, jota ei vielä täysin ymmärretä. Tulokset auttavat selventämään, miten vuorovaikutukset mahdollistavat hiukkasten kuljetuksen litteävöisissä järjestelmissä, joita tutkitaan myös epätavanomaisen suprajohtavuuden, suprafluiditeetin ja kvanttisimulaattoreiden yhteydessä.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.

Yhteystiedot: 
koushik.swaminathan@aalto.fi 
https://www.linkedin.com/in/koushikswaminathan/