壳形玻色-爱因斯坦凝聚态:动力学、激发与热力学

壳状玻色-爱因斯坦凝聚态(BECs)是空心几何结构中量子流体的典范实例,其呈现的现象连接了超冷原子与天体物理领域。该研究团队通过整合二十年来在理论方面的研究成果,并结合近期实验突破,对壳状BECs的动力学、热力学及集体激发行为进行了全面考察。研究首先分析了BEC从实心球体到空心壳结构的演化过程,阐明微重力环境对避免重力沉降的必要性;继而揭示了该演化过程中集体模结构的特征——频谱中普遍存在的凹陷现象以及内表面激发引起的模态重构,这些被确认为空心化转变的强特征信号。 在涡旋物理方面,研究证明闭合曲面拓扑结构会强制形成涡旋-反涡旋对构型,而通过旋转可稳定这类配对的自然湮灭,其临界转速取决于壳层厚度。热力学研究中,该工作探讨了壳层膨胀与BEC相变间的相互作用,发现绝热膨胀会导致凝聚体损耗。这一现象促使研究人员建立了能同时描述绝热与非绝热演化的时变动力学方法,用以研究壳状BEC的非平衡动力学行为。最后,研究综述了包括国际空间站上超冷原子壳里程碑式制备在内的近期实验进展,并展望了弯曲几何中量子流体研究的未来方向。
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提交arXiv: 2025-12-15 19:47

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