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超冷原子混合凝聚體中渦旋結(jié)構(gòu)理論研究獲進(jìn)展

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超冷原子混合凝聚體中渦旋結(jié)構(gòu)理論研究獲進(jìn)展

摘要: 　　近日，中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)所量子可積系統(tǒng)課題組副學(xué)習(xí)員姜玉鑄與清華大學(xué)教授翟薈和博士史哲雨以及中國人民大學(xué)副教授齊燃合作，在超冷玻色與費(fèi)米混合凝聚體渦旋結(jié)構(gòu)的理論學(xué)習(xí)方向取得了新的突破，其 ...

　　近日，中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)所量子可積系統(tǒng)課題組副學(xué)習(xí)員姜玉鑄與清華大學(xué)教授翟薈和博士史哲雨以及中國人民大學(xué)副教授齊燃合作，在超冷玻色與費(fèi)米混合凝聚體渦旋結(jié)構(gòu)的理論學(xué)習(xí)方向取得了新的突破，其結(jié)果發(fā)表在物理評(píng)論快報(bào)(Physical Review Letters 118， 080403 (2017))上。
　　量子凝聚體一直是凝聚態(tài)和冷原子理論學(xué)習(xí)中的前沿課題，與此相對(duì)應(yīng)的超流、超導(dǎo)現(xiàn)象吸引了眾多物理學(xué)工作者的關(guān)注，這方面的學(xué)習(xí)已經(jīng)開始向?qū)嶋H應(yīng)用方向發(fā)展。渦旋激發(fā)是凝聚體中的一個(gè)重要的特征，它同時(shí)具有量子準(zhǔn)粒子特性和拓?fù)湫袨�。關(guān)于凝聚體中渦旋激發(fā)結(jié)構(gòu)的理論學(xué)習(xí)可以追溯到上個(gè)世紀(jì)六十年代，A. A. Abrikosov及V. K. Tkachenko等物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了渦旋結(jié)構(gòu)在單純凝聚體中正三角形格點(diǎn)結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定；何天倫及其合作者發(fā)現(xiàn)兩組分玻色凝聚體中隨著組分之間相互作用的變化可以出現(xiàn)不同的幾何結(jié)構(gòu)，并得到了實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。隨著冷原子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，最近玻色與費(fèi)米混合系統(tǒng)的超流已經(jīng)成功在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)�；诶湓诱{(diào)控技術(shù)的發(fā)展，玻色與費(fèi)米混合系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)渦旋結(jié)構(gòu)的變化也成了實(shí)驗(yàn)和理論所關(guān)注的熱點(diǎn)問題。
　　姜玉鑄與其合作者對(duì)超冷玻色與費(fèi)米混合凝聚體渦旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的學(xué)習(xí)。發(fā)現(xiàn)在BCS-BEC過渡中，渦旋結(jié)構(gòu)可以出現(xiàn)多種不同的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)橘M(fèi)米超流系統(tǒng)的渦旋核與玻色超流渦旋是完全不同的。在費(fèi)米系統(tǒng)的BCS相區(qū)，渦旋核中心序參量為零，但是粒子數(shù)密度是個(gè)有限值。因此，玻色與費(fèi)米混合體系不同組分之間的相互作用在BCS相區(qū)不再能夠用序參量直接描寫。而在BEC極限下，玻色和費(fèi)米兩種凝聚體渦旋核中心點(diǎn)都是沒有粒子的。因而，在BEC一側(cè)玻色子與費(fèi)米子之間的相互作用要更強(qiáng)一些，從而誘發(fā)了一系列的幾何結(jié)構(gòu)相變。最近，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉、陳宇翱及其合作者在實(shí)驗(yàn)上成功產(chǎn)生了玻色費(fèi)米混合系統(tǒng)的渦旋 (Phys. Rev. Lett. 117， 145301 (2016))。因此，這方面的理論工作有望在不久的將來得到實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。
　　該學(xué)習(xí)得到了科技部重點(diǎn)專項(xiàng)和國家自然科學(xué)基金委的基金支持。
　　論文鏈接

　　圖：BEC-BCS過渡中，渦旋可以經(jīng)歷不同的幾何結(jié)構(gòu)相變：從正方形到平行四邊形，再到三角形格子。超冷原子混合凝聚體中渦旋結(jié)構(gòu)理論研究獲進(jìn)展  |  責(zé)任編輯：蟲子
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