观测到连续相变中序参量的普遍非高斯统计特性

二阶相变以临界标度性和普适性为特征。尤其值得注意的是,相变点处热力学量的奇异行为由该转变所属普适类的临界指数决定。然而,临界特性还通过序参量跨越相变的概率分布来表征——尽管理论上预期会出现非高斯统计特征,但相关研究仍存在大量空白。本研究利用动量空间单原子分辨探测技术,测量了相互作用晶格玻色气体中连续相变时序参量振幅的完整概率分布。研究发现,通过类比朗道理论从实测概率分布重构的有效势能可以完美捕捉涨落现象:该势能在超流(有序)相呈现非平庸极小值,且该极值点于相变处消失。此外,我们在转变点附近观测到序参量的非高斯统计特征,其表现为非零且振荡的高阶累积量。我们首次通过实验直接证明这些振荡具有普适性,并通过数值模拟展示其呈现临界标度行为。值得关注的是,这些实验是在非均匀系统中进行的,这对以均匀模型为基础的传统临界现象理论认知提出了挑战。该研究成果突出了序参量统计特性在探索临界现象与普适性规律中的关键作用。

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