Presentem un anàlisis microscòpic de una barreja binaria de bosons dipolars a temperatura cero confinada en el pla xy amb moments dipolars (magnètics) permanents en la direcció z. Les interaccions dipol-dipol són repulsives i el sistema es manté en un tamany finit a través d'una trampa harmònica. L'objectiu principal es l'estudi de miscibil·litat del sistema en funció de les relacions de massa i moment magnètic entre les dos espècies, mantenint una trampa fixa. Comencem introduint el concepte de les simulacions de Monte Carlo en general i quàntiques en particular, seguint-ho amb una descripció completa de les barrejes dipolars en estudi, la derivació de la funció d'ona variacional i la descripció de les magnituds observables d'interés. Amb això presentem els resultats associats a barrejes binàries en presència d'un confinament harmònic isotròpic i concloem que la regió de miscibil·litat del sistema és molt estreta i requereix relacions de massa i moment magnètic molt específiques, ja que sinó una espècie abandona el centre i envolta completament a l'altra. Una excepció, però, s'ha trobat, en la que el sistema es separa en dos lòbuls simètrics. A més, estudiem com la configuració espacial del sistema es veu afectada per una deformació progressiva del sistema en la direcció y a través d'un potencial harmònic anisotròpic. Finalment, realitzem un anàlisi complet d'una mescal Erbi-Disprosi, el primer sistema binari dipolar Bose-Bose realitzat experimentalment, per tal de realitzar prediccions potencialment verificables en futurs experiments.
Presentamos un análisis microscópico de una mezcla dipolar binaria de bosones a temperatura cero confinada en el plano xy con momentos dipolares (magnéticos) permanentes en la dirección z. Las interacciones dipolo-dipolo son repulsivas y el sistema se mantiene en un tamaño finito a través de una trampa harmónica. El objetivo principal es el estudio de miscibilidad como funcion de las relaciones de masa y momento magnético entre las dos especies, manteniendo una trampa fija. Empezamos introduciendo los conceptos teóricos asociados a simulaciones de Monte Carlo en general y cuánticas en particular, seguido de una descripción completa de la mezcla dipolar bosónica bajo estudio, la derivación de la función de onda variacional y la definición de las magnitudes observables de interés. Con estas, presentamos los resultados correspondientes a mezclas binarias bajo un potencial harmónico isótropo y concluimos que la región de miscibilidad del sistema es muy estrecha y requiere relaciones de masa y momento magnético muy específicas, y en cualquier otro caso una especie abandona el centro y envuelve completamente a la otra. Sin embargo, encontramos una excepción, en la cual las dos especies se separan en dos lóbulos simétricos. Además, estudiamos como la configuración espacial del sistema se ve afectada por una deformación progresiva en la dirección y a través de un confinamiento harmónico anisótropo. Finalmente, realizamos un análisis completo de una mezcla de Erbio-Disprosio, la primera mezcla dipolar Bose-Bose realizada experimentalmente, con el objetivo de realizar predicciones potencialmente verificables en futuros experimentos.
We present a microscopic analysis of a two-dimensional binary mixture of dipolar bosons at zero temperature confined in the xy plane with permanent (magnetic) dipole moments in the z direction. The dipole-dipole interactions are repulsive and the system is kept at a finite size by means of a harmonic trap. The main focus is the mixtures miscibility as a function of the mass and magnetic dipole moment relations between the two species keeping a fixed trap strength. We start by introducing the theoretical framework associated to Monte Carlo simulations in general, and quantum mechanical in particular, which we follow with a complete description of the dipolar bosonic mixture under study, the derivation of the trial wave function and the definition of the observables of interest. With these, we present results corresponding to binary mixtures under an isotropic harmonic confinement and conclude that the system's region of mis- cibility is very narrow and requires quite specific mass and magnetic dipole moment relations, otherwise one species generally leaves the center and completely surrounds the other. However, one exception is found, in which the two species separate into two symmetrical blobs. Moreover, we study how the system and its spatial configuration is affected by a progressive deformation of the mixture in the y direction by means of an anisotropic harmonic confinement. Finally, we perform a complete analysis of an Erbium-Dysprosium mixture, the first dipolar Bose-Bose binary system realized experimentally, in order to make predictions potentially verifiable by future experiments.
