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物电学院高超博士在国际顶级期刊Physical Review Letters发表学术成果

编辑:高先龙来源:物电学院发布时间:2020-02-22


,ag网站亚游登录物理与电子信息工程学院高超博士与清华大学翟荟教授、孙明远博士以及中国人民大学张芃教授合作,在国际顶级物理学术期刊Physical Review Letters发表题为Universal dynamics of a degenerate Bose gas quenched to unitarity的研究论文。高超博士为论文的第一编辑和通讯编辑ag网站亚游登录为第一单位。


  极低温度下,中性原子组成的气体会呈现量子特性。比如在温度低于毫开尔文以下时,弱相互作用的玻色型原子气体的平衡态是具有超流特性的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)。以往的研究揭示了超冷原子气体在平衡态时具有普适性,即不依赖于原子的种类、微观相互作用等;而当下的一个前沿研究主题是普适性是否在远离平衡时仍然存在? 如存在,具有何种形式?


  2018年发表于Nature的一项实验研究发现如果将一团BEC气体的原子间相互作用淬火至最大,即幺正极限,那么其后续演化具有普适性。具体的一个表现是:其动量分布会到达一个预热化阶段,即不随时间变化;并且在一定区间内呈现出指数形式。这种指数行为在之前的理论研究中从未被预言过。高超等人的研究即针对这一现象,从两体和多体的角度提供了理论上的重要理解。对于双原子系统的对应版本,他们证明了系统在长时间极限下会达到稳态,并且给出了初态与终态的严格对应关系。对于多原子系统,他们利用含时变分的方法,发现在长时间演化下其动量分布的时间平均确实符合指数形式,并半定量地符合实验观测。同时他们还给出了两体和多体研究结果之间的关联。他们的研究为量子体系的非平衡态动力学提供了重要观点。值得注意的是,这项研究利用了幺正极限下系统具有的标度不变性而在稍早的另一项研究中高超等人利用标度不变性预言了另一类系统的动力学会呈现出分形结构,研究成果Dynamical Fractal in Quantum Gases with Discrete Scaling Symmetry于2019年6发表于Physical Review Letters


 

1. 淬火后的动量分布随时间的变化(蓝色实线)及长时间平均后的结果即稳态值(黑色虚线)。


 

2. 淬火后的动量分布的稳态值与动量的关系(实线为指数拟合,虚线为幂次拟合)


  Physical Review Letters由美国物理学会出版,综合报道世界各研究小组最新且对整个科学研究领域有广泛影响的重要物理研究成果,是物理领域公认的最具权威性的学术杂志。高超是清华大学博士, 2016年入职ag网站亚游登录物电学院,现为副教授、硕士生导师,主要研究领域为超冷量子气体。


相关文章链接:

1Universal dynamics of a degenerate Bose gas quenched to unitarityhttps://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.040403

2Dynamical Fractal in Quantum Gases with Discrete Scaling Symmetryhttps://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.230402

 

编辑:朱慧


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