玻色-爱因斯坦凝聚体的非对称隧穿

Landau 在其著名教材 $\textit{Quantum Mechanics: Nonrelativistic Theory}$ 中论证，对于一维单粒子系统，粒子从势垒左侧或右侧入射的隧穿概率相同。这种隧穿概率的左右对称性无论势垒形状如何均成立。然而，存在多种已知的破坏此对称性的情形，例如观测复合粒子时。我们通过计算（及最简单情形下的解析）展示了由 Gross-Pitaevskii 方程（GPE）建模的一维玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中左右隧穿对称性的破缺。通过改变 BEC 中粒子间相互作用参数 $g$，我们证明了从对称（$g=0$）到非对称隧穿的过渡是一种阈值现象。我们的计算采用实验可行的参数，因此这些结果可能在不久的将来被实验演示。最后我们建议将该现象应用于设计原子电子学二极管、合成规范场、Maxwell 妖以及黑洞类比。