山西大學(xué)在相互作用玻色量子氣體局域化相變的實驗研究中取得重要進展

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 趙巖）近日，山西大學(xué)激光光譜研究所賈鎖堂教授、馬杰教授、李玉清副教授實驗課題組與理論合作者梅鋒教授、胡穎教授共同在國際物理學(xué)頂級期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發(fā)表了題為Observation of interaction-induced mobility edge in an atomic Aubry-André wire的研究論文。標(biāo)志著該校在相互作用玻色量子氣體局域化相變的實驗研究中取得重要進展。

據(jù)悉，該研究團隊首次在相互作用可精確調(diào)控的超冷玻色量子氣體中人工合成了一維動量晶格，通過引入準(zhǔn)周期調(diào)制的無序勢，觀測到依賴于系統(tǒng)本征能量的安德森局域化躍遷，證明了相互作用可控的遷移率邊。利用寬帶Feshbach共振改變原子間相互作用的正負(fù)號，調(diào)節(jié)動量晶格和準(zhǔn)周期勢的相關(guān)參數(shù)，通過制備系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)最高激發(fā)態(tài)的絕熱制備。研究了相互作用對系統(tǒng)不同能量本征態(tài)安德森局域化動力學(xué)的影響，觀測到排斥相互作用會加快系統(tǒng)基態(tài)從擴展到局域化的轉(zhuǎn)變，而吸引相互作用會延緩局域化躍遷。對于系統(tǒng)的最高激發(fā)態(tài)，相互作用對局域化效應(yīng)的影響則剛好相反。研究鑒別了不同本征能態(tài)的擴展—局域化躍遷臨界準(zhǔn)周期無序強度隨相互作用的變化，構(gòu)建了遷移率邊的相圖，實驗結(jié)果可以通過非線性的準(zhǔn)周期AA模型解釋。

基于相互作用超冷玻色原子量子氣體的動量晶格，為研究準(zhǔn)周期無序勢中相互作用粒子的安德森局域化效應(yīng)及遷移率邊提供了一個非常理想的實驗平臺。研究結(jié)果有助于理解由相互作用和無序的競爭引起的新奇物理效應(yīng)，為未來在無序系統(tǒng)中實現(xiàn)相互作用可控的量子輸運和量子相變提供了借鑒。

山西大學(xué)王云飛博士生為論文第一作者，李玉清副教授、梅鋒教授、胡穎教授和馬杰教授為通訊作者，張佳輝博士生、武寄洲教授、劉文良講師、肖連團教授，以及芝加哥大學(xué)Cheng Chin教授共同參與了該項研究工作。

據(jù)悉，該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家基金委重點國際合作研究項目、國家基金面上項目等科研項目的資助。