无序势场中超冷原子三维安德森转变的直接观测

粒子的安德森局域化——通过多重散射和相位相干性实现波传输的完全停止——是无序介质中量子干涉现象的典型表现。在三维体系中,标度理论预言了临界能量处存在量子相变,即迁移率边,它将局域态与扩散态分隔开来,并构成了电子系统中金属-绝缘体转变的基础。尽管经过数十年的实验探索,物质波这一标志性相变的直接观测始终难以实现。此前超冷原子的尝试受限于强烈且不可控的能量展宽,导致对迁移率边的间接估算存在模型依赖性,时而出现偏差。本研究中,该团队采用了一种创新的能量分辨方案,制备出具有窄能量分布的原子物质波,并追踪其长时间尺度的膨胀动力学。这使得研究人员得以直接在激光散斑无序势中观测到三维安德森相变,并以独立于任何理论模型的方式精确测定迁移率边。测量结果在最先进数值预测的广泛无序强度范围内表现出极佳的一致性,解决了先前实验与理论间的长期分歧。这项研究不仅揭示了三维安德森相变,其方法还为空间无序系统中量子临界现象的定量研究开辟了新途径,包括维度、对称性类别及相互作用等关键因素的探究。

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提交arXiv: 2026-02-07 18:30

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