Stability and spectral functions of 2D Bose-Fermi mixtures

Bovini, Pietro (2023) Stability and spectral functions of 2D Bose-Fermi mixtures. [Laurea magistrale], Università di Bologna, Corso di Studio in Physics [LM-DM270], Documento ad accesso riservato.
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Abstract

In this work, we study a 2D ultracold Bose-Fermi mixture in the presence of a broad Fano-Feshbach resonance controlling the interaction between bosons and fermions. To describe this system at zero temperature, we apply to two dimensions an (imaginary time) T-matrix many-body approach that has been previously used successfully for 3D systems. We first analyze the stability of the mixture against phase separation or mechanical collapse as the boson-fermion interaction is varied from weak to strong. To this end, we extend previous work using the same T-matrix formalism, by replacing the Bogoliubov approximation with the more sophisticated Popov theory to better describe the boson-boson repulsion. In this way, we determine the minimum value of the boson-boson repulsion which guarantees mechanical stability of the mixture. We then focus on single-particle spectral properties, which could be relevant for future experiments performing radio-frequency spectroscopy on 2D Bose-Fermi mixtures. To calculate these dynamic quantities, we need to reformulate our theory for real time and frequencies. Our results for the fermionic spectral weight function, from weak- to strong- boson-fermion attraction, show the presence of unexpected single-particle excitations at low-momenta, and a new branch at positive frequencies for sufficiently strong couplings.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di laurea (Laurea magistrale)
Autore della tesi
Bovini, Pietro
Relatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
MATERIALS PHYSICS AND NANOSCIENCE
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
Bose-Fermi mixtures,2D systems,spectral weight functions,ultracold quantum gases,mechanical stability
Data di discussione della Tesi
30 Marzo 2023
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