萨格纳克声子干涉法测量旋转费米子超流体的角动量

费米子多体系统为研究相互作用如何驱动集体量子行为(如宏观相干性与超流动性)的涌现提供了无可比拟的研究平台。这些现象的核心在于库珀对的形成——两个费米子形成的关联态作为复合玻色子,在临界温度以下发生凝聚。但不同于基本玻色子,这些配对的内部结构仍受底层费米子关联的约束,这对于理解整个玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)到巴丁-库珀-施里弗(BCS)转变过程中的超流体特性至关重要。该工作通过声学版萨尼亚克效应,首次揭示了费米子凝聚体在BEC-BCS交叉区的复合本质。研究人员利用可调谐粒子间相互作用,在环形费米超流体中相干激发两个反向传播的长波长声子,构建了原位环形干涉仪。当在超流体环中可控注入量子化超流时,顺时针与逆时针声模的频率简并被解除,产生的可测量多普勒频移使该团队能够探测费米流体中每个粒子携带的基本循环量子与角动量。观测结果直接表明:超流循环量子化单位是h/2m(h为普朗克常数,m为组分粒子质量),与玻色凝聚体中h/m的量子化单位形成鲜明对比。此外,通过调控干涉仪温度,该研究团队测量了幺正费米气体中超流体的热损耗,证实了声子干涉术作为探测强关联量子系统基本特性的有力技术。
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提交arXiv: 2025-11-04 15:41

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