准二维凝聚体中四极量子液滴的静态与动态特性

由超越平均场效应稳定的量子液滴,代表了量子多体系统中一种新奇物质态。尽管以往研究主要集中于偶极和接触相互作用体系,四极凝聚体仍相对未被探索。该工作研究了准二维约束下双组分四极玻色-爱因斯坦凝聚体中量子液滴的形成、结构特性和动力学行为。通过托马斯-费米近似获得的解析结果预测了平顶密度分布以及有效面积与粒子数之间的线性标度关系。数值模拟验证了这些预测,并进一步揭示了高峰值密度和化学势在大粒子数时的饱和现象。由于四极相互作用的定向特性,旋涡量子液滴呈现出各向异性的椭圆形态,其纵横比可通过调节粒子数和四极相互作用强度实现显著调控。碰撞动力学展现出由速度和拓扑调制的丰富行为:基态液滴会经历从非弹性合并到准弹性散射及量子穿透的转变,而旋涡液滴则表现出相位诱导排斥、碎裂和拓扑保护隧穿等现象。这些发现为理解高阶相互作用和量子涨落如何支配四极液滴的形成与稳定性提供了全面认知。该研究为实验实现奠定了理论基础,并为探索各向异性量子流体、拓扑激发以及在量子传感与模拟中的应用开辟了新方向。
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提交arXiv: 2025-10-15 00:53

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