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高超博士的又一项研究成果即将在顶级期刊《物理学评论快报》上发表
发布时间: 2019-12-25 浏览次数: 10

最近,我校物理学科的高超博士与的清华大学的翟荟教授、孙明远博士后以及中国人民大学的张芃教授合作,在超冷原子气体的远离平衡态动力学的研究中取得进展,其相关成果已被国际顶级物理学术期刊《物理评论快报》 (Physical Review Letters) 接收并即将发表。论文题为“Universal dynamics of a degenerate Bose gas quenched to unitarity” (https://journals.aps.org/prl/accepted/d0078Y70N141c76f41dc30d877b09393bb63d569b).

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)【1】。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《自然》的一项实验研究【2】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【3】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,这项工作同样发表于《物理评论快报》。

《物理评论快报》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。该项研究论文的第一作者为高超博士,共同通讯作者为高超博士和翟荟教授。

高超,清华大学博士,硕士生导师,于2016年加入本校,主要研究领域为超冷量子气体。

1M. H. Anderson, et al, Science 269, 198 (1995); K. B. Davis, et al, Physical Review Letters 75, 3969 1995.

2C. Eigen et al, Nature 563, 221 (2018).

3C. Gao, H. Zhai, Z.-Y. Shi, Physical Review Letters 122, 230420 (2019).

供稿: 高先龙