利用声波探测超冷量子气体,揭示超流体的独特性质

时间:2020-05-16 19:42 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

利用声波探测超冷量子气体,揭示超流体的独特性质

声波揭示了超冷量子气体的独特性质,超冷量子气体是一种用于描述某些超导体和核物质形式的模型系统。澳大利亚一项新的研究考察了能量作为声波在量子气体中的传播,首次揭示了声波作为温度函数的性质的强烈变化。

在低能时,这种能量通过许多同步运动的粒子的集体运动而传播。本质上,就像声波;使用准粒子即声子进行量化。

在超流体转变温度Tc以下,这些声波在单一费米气体中可以无碰撞传播,并受超流体序参量(波函数)和波函数相位波纹的驱动;这种模式被称为Bogoliubov-Anderson (BA)声子。

在Tc以上,声波具有更强的阻尼,碰撞起主导作用。

在单一费米气体中声音的温度依赖性和液氦中声子的行为方面发现了很强的相似性,液氦是历史上最早发现的超流体之一。

本研究为强相关费米子动力学理论提供了定量基准。

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更多关于研究

在斯文本的克里斯?瓦莱教授的实验室里形成并研究的超冷原子气体,可以非常精确地调节原子之间的相互作用。

我们冷却并限制了由6个原子组成的高度稀释的气体,实现了一种单一的费米气体,它表现出量子力学所允许的最强烈的相互作用与接触势;淡水河谷教授解释道。

在一元气体中,弹性碰撞成为共振,气体的热力学性质成为温度和密度的普遍函数。统一的费米气体可以精确地测试相互作用的费米子理论。

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然后,研究小组利用双光子布拉格光谱研究了超流体相变Tc上下的气体激发。

我们测量了在超流体临界温度Tc以上和以下,动量约为费米动量一半的激发光谱;研究作者卡洛斯·库恩博士解释道。

两个聚焦的激光脉冲(持续时间约1.2毫秒)在气体中交叉,对锂原子产生周期性的扰动。

在双激光脉冲后,立即关闭封闭的光阱,经过4毫秒的膨胀后测量原子的动量,可以映射为激光频率的函数。

由于布喇格光束的持续时间和大小有限,其傅里叶变换的光谱分辨率约为1:25 kHz FWHM,远低于实验中使用的典型费米能量EF 11 kHz。

参考文献:单一费米气体中的高频声音用C .  C .  N。库恩,海因卡,埃雷拉,戴克,J。Kinnunen G .  M。Bruun和C .  J。淡水河谷,2020年4月13日,物理评论快报。

DOI: 10.1103 / physrevlett.124.150401

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