P. Magierski, B. Tüzemen, G. Wlazłowski, Spin-polarized droplets in the unitary Fermi gas, Physical Review A, 100, 033613 (2019).

W tej pracy wspólnie z Buğrą Tüzemenem i Gabrielem Wlazłowskim pokazali, że można wytworzyc w nadciekłym gazie atomowym spolaryzowaną spinowo domieszkę (nazwali ja ’ferronem’), która stabilizuje się dzięki specyficznej strukturze pola pairing (parametru porzadku). Wymuszajac dynamicznie lokalną polaryzację spinową w układzie nadciekłym, np. wiązką laserową, pole pairing wykształca sferyczną powierzchnię nodalną (tam gdzie sie zeruje) i wewnątrz domieszki zmienia fazę o π. Dzięki temu struktura taka jest bardzo stabilna, mimo że stanowi mod wzbudzony w układzie. Autorzy wykazali ponadto, że takie domieszki
nie rozpadają się nawet pod wpływem zewnętrznych perturbacji i można je np. ze sobą zderzać, przy czym cały czas zachowują swoją strukturę. Z punktu widzenia teorii nadprzewodnictwa zjawisko to jest ciekawe ze wzgledu na pewne podobieństwo do hipotetycznej fazy LOFF (Larkina-Ovchinnikowa-Fulde-Ferrella), której bezskutecznie poszukuje sie w nadprzewodnikach: ferron mianowicie przypomina krople Larkina-Ovchinnikowa. Autorzy podali w pracy proponowany schemat procedury eksperymentalnej do wytworzenia ferronu, obecnie, we współpracy z eksperymentatorami z Uniwersytetu we Florencji (European Laboratory
for Non-Linear Spectroscopy - LENS) opracowują metody wytwarzania i detekcji takich obiektów.

G. Wlazłowski, K. Sekizawa, M. Marchwiany, P. Magierski, Suppressed Solitonic Cascade in Spin-Imbalanced Superfluid Fermi Gas, Physical Review Letters, 120, 253002 (2018). 

W pracy badano zderzenia chmur nadciekłych gazów atomowych o różnych fazach kondensatów (podobnie jak w poprzedniej pracy dotyczącej jąder atomowych) w funkcji polaryzacji spinowej układu. Pokazano, że w przypadku zderzeń chmur niespolaryzowanych powstaje kaskada solitonowa, której kolejne etapy są zgodne z obserwowanymi eksperymentalnie (patrz M.J.H. Ku et al., Phys. Rev. Lett. 116, 045304 (2016).). W przypadku niezerowej polaryzacji kaskada jest jednak tłumiona i jej pewne stadia nie wystepują. Np. przy wzroście polaryzacji do 40% ostatnim stadium jest pierścien wirowy (ang. vortex ring). Obserwuje sie również zmienioną dynamikę wirów i rzadziej zachodzące procesy rekoneksji. Wyniki te oczekują na potwierdzenie eksperymentalne.\

P. Magierski, K. Sekizawa, G. Wlazłowski, Novel Role of Superfluidity in Low-Energy Nuclear Reactions, Physical Review Letters, 119, 042501 (2017).

W tej pracy rozważano nowy efekt powstający przy zderzaniu jąder atomowych w stanie nadciekłym. Kiedy fazy nadciekłych kondensatow w obu jądrach sa różne, to przy zderzeniu powstaje wzbudzenie solitonowe, ktore gromadzi w sobie czesc energii zderzajacych sie jąder. Pokazano, że ilość tej energii jest proporcjonalna do [sin (roznica faz / 2)]². W konsekwencji zderzając jądra nadciekłe trudniej jest doprowadzić do fuzji, bo to wzbudzenie solitonowe generuje efektywnie dodatkową barierę energetyczną pomiędzy jądrami. Efekt jest o tyle interesujacy, ze powszechnie przyjmowano iż nadciekłość ułatwia fuzję, a nie utrudnia. Co ciekawe, proponowany w pracy efekt faktycznie się obserwuje: Guillaume Scamps wykonal w (dołączonej do wniosku) pracy opublikowanej w Physical Review C 97, 44611 (2019) (DOI: 10.1103/PhysRevC.97.044611) żmudną analizę danych eksperymentalnych dotyczących przekrojów czynnych na wychwyt dla rożnych jąder i pokazał, że takie różnice w przekrojach czynnych dla jąder normalnych i nadciekłych faktycznie istnieją, choć są mniejsze niż wynika to z obliczeń teoretycznych. Warto dodać, że w kolejnej wspominanej powyżej pracy (PRL 120, 253002 (2018)) autorzy kontynuowali ten wątek, skupiając się jednak na zderzeniach chmur gazów atomowych spolaryzowanych spinowo.

A. Bulgac, P. Magierski, K.J. Roche, I. Stetcu, Induced Fission of ²⁴⁰Pu within a Real-Time Microscopic Framework, Physical Review Letters, 116, 122504 (2016).

Praca dotyczy symulacji rozsczepienia jądra atomowego 240Pu. Waga tej pracy polega na tym, że po raz pierwszy pokazano w niej iż jądro rozszczepia sie ”samo” jeśli ma dostatecznie dużą energię (tzn. jest ponad barierą na rozszczepienie). Do tej pory aby jądro rozszczepić w symulacjach teoretycznych trzeba je bylo sztucznie ”popychac” w stronę rozszczepienia. Efekt powyższy osiagnięto poprzez konstrukcję jakościowo nowej metody teoretycznej: „Time dependent superfluid local density approximation (TDSLDA)”, która jest wersją teorii funkcjonału gęstości, w której uwzględniono efekty nadprzewodnictwa/nadciekłości (Problem uwzględnienia nadciekłości w teorii funkcjonału gęstości oraz ideę zastosowania metody TDSLDA do opisu reakcji jądrowych przedstawiono w załączonej pracy przeglądowej: P. Magierski, Frontiers in Nuclear and Particle Physics, 2, 57 (2019).). Okazało się, że efekt nadciekłości pozwala się jądru rozszczepić. Ponadto pokazano, że podczas procesu rozszczepienia silnie wzbudzane są zarówno wibracje pola pairing jak i jednocząstkowe stopnie swobody jądra i dlatego rozszczepienie nie jest procesem adiabatycznym. Ponadto uzyskano dobra zgodnosc z doswiadczeniem energii kinetycznych fragmentow. Popularne omówienia tej pracy: magierski.fizyka.pw.edu.pl/PNNL_%20A%20Slow%20Separation.html magierski.fizyka.pw.edu.pl/Najpotezniejszy.pdf

G. Wlazłowski, K. Sekizawa, P. Magierski, A. Bulgac, M. McNeil Forbes, Vortex Pinning and Dynamics in the Neutron Star Crust, Physical Review Letters, 117, 232701 (2016).

Jest to praca „użytkowa”: autorzy wyznaczyli w niej, o wiele dokladniej niż ktokolwiek inny do tej pory, oddziaływanie wir-domieszka w skorupie gwiazdy neutronowej. Jest to wielkość, która jest istotna do modelowania dynamiki wirów kwantowych w gwieździe, aby moc badać zjawisko ”glitchu’, czyli periodycznego przyspieszania częstości rotacji gwiazd nautronowych. Podejrzewa się, że jest to związane z oddziaływaniem wirow z niejednorodnosciami materii w skorupie gwiazdy. Idea polegała na tym aby wyciągnąć parametry tego oddziaływania dynamicznie tzn. ”ciągnąć” domieszkę w obecności wiru i badając jego reakcję. Udało się to zrobić i autorzy wyznaczyli precyzyjnie siłę oddziaływania w funkcji odległości na każdy element wiru. Praca ta ukazała się w Physical Review Letters, bo jest to: 1) nowa metoda, czyli
wyciąganie statycznych wielkości z dynamicznych symulacji; 2) dokladność symulacji wiru i uwzględnienie stopni swobody polegających np. na deformacji wiru, stanowiło jakościowy skok w porownaniu z dotychczasowymi obliczeniami.