科學家首次觀測到超冷原子氣體中的對流超流相

【環球網科技綜合報道】1月15日消息，根據中國科學院官方信息，中國科學技術大學潘建偉、苑震生、鄧友金等與合作者，在超冷原子量子模擬實驗中首次觀測到對流超流相這一新奇量子物態，證實了對流的雙組分超流體共同形成絕緣體的特性。

近期，相關研究成果發表在《自然-物理學》（Nature Physics）上。

據介紹，近年來，超冷原子量子模擬器的出現為觀測對流超流相提供了新手段。實驗中，該研究設計製備了無缺陷低熵的雙填充自旋莫特相初態，由此出發調控兩種自旋原子之間的相互作用將體系絕熱演化至對流超流相。該研究使用團隊開發的具備單原子自旋可分辨的量子氣體顯微鏡技術發現，在對流超流相兩種自旋的粒子數漲落變大但總粒子數的漲落依然很小。這説明，兩種自旋的原子在格點上存在粒子數漲落反關聯。進一步，時間飛行測量顯示，兩種自旋間存在非零的對流超流關聯函數即對流超流相的關鍵實驗證據。研究通過探測體系中原子之間的長程自旋關聯，估計出系統的温度低於1.2 nK，這為對流超流相的產生提供了重要的低温條件。

研究表明，超冷原子量子模擬方法為探索新奇物相提供了豐富的量子調控和觀測手段，成為探討強關聯量子多體物態中微觀物理機制的重要工具。相關實驗技術可以拓展到三組分、多組分自旋超流體系的研究中，並能推動大自旋原子形成的拓撲量子物態的實驗研究。（青雲）