超级Efimovian膨胀动力学的实验观察

发布日期: 2018-07-13   作者:  浏览次数: 12

1970年苏联物理学家V.Efimov提出了量子三体物理中著名的Efimov效应,认为三个全同的玻色原子在s波相互作用下可以通过两两相互作用结合形成一系列离散的三体束缚态,而且其束缚态的能量本征值成指数依靠关系,这一理论预测在相隔三十余年后被实验所证实。

近几年人们发现费米气体中存在着超级Efimov效应,二维空间中的费米原子气体在p波作用下也可以形成一系列离散的三体束缚态,但是其束缚态的能量本征值符合特定的双指数周期标度,因而在实验中十分难以观测。近期实验室超冷量子气体研究小组在标度不变的超冷费米气体观测了动力学超级Efimov效应,相关成果见Phys. Rev. Lett.120,125301(2018)。相比于三体碰撞中的Efimov效应,此时的费米气体并没有真正意义上的三体束缚态,超冷原子气体在动力学膨胀过程中时间、空间维度显现出与超级Efimov效应类似的双对数周期式标度。通过对比强相互作用费米气体和无相互作用费米气体,将超级Efimov膨胀的双对数周期振荡行为与原子间相互作用联系到了一起,显现出原子间相互作用对此新奇的动力学膨胀的影响。

1展示了超级Efimov膨胀动力学观测的实验装置简图和实验过程示意图,两束大功率远失谐的交叉偶极俘获光构建形成了原子气体所处的谐振子阱,通过调控激光功率来精确操控原子气体的频率。2为超冷费米原子气体的超级Efimov膨胀动力学观测结果,当超冷费米气体的频率按照特定曲线变化时,原子气体的动力学膨胀过程将会发生双对数周期振荡现象,并且其振荡频率与原子气体间相互作用直接相关。

 

1a)实验装置简图(b)超级Efimov膨胀的实验观测过程示意图

  

  

 

2 强相互作用费米气体和无相互作用费米气体超级Efimov膨胀动力学的实验观测结果,图(a)、(b)表示幺正费米气体,图(c)、(d)表示无相互作用费米气体。点为实验测量结果,实线为理论预测,右侧图片中原子气体在双对数标度下呈现出正弦振荡的现象表征超级Efimov膨胀动力学