玻色量子霍尔液滴的碰撞与并合动力学

近期在快速旋转二维玻色-爱因斯坦凝聚体(BECs)中观测到玻色量子霍尔液滴,其表现出强健的动力学稳定性。受此启发,我们在 Gross-Pitaevskii 框架内系统研究了这些液滴的碰撞与并合动力学。对于双液滴碰撞,我们发现由初始相对速度控制的两种不同碰撞结果,即合并与分离。临界速度展现出与相互作用和粒子数相关的普适标度律 $v_c \propto (gN)^{1/4}$,这可由简化解析模型解释,揭示了碰撞时间的本质作用。它从根本上不同于主导常规 Lee-Huang-Yang 稳定量子液滴的机制。此外,尽管碰撞可显著改变液滴形状,由于角动量守恒,质心轨迹几乎不受影响。对于重叠静止液滴,涡旋阵列可通过相位诱导剪切流驱动的 Kelvin-Helmholtz 不稳定性出现。虽然两个液滴可并合为更大液滴,但扩展态无法由多个重叠液滴构建。相反,系统动态重组为新孤立液滴,揭示了体区域的局域化性质。我们的结果揭示了量子霍尔液滴独特的非平衡动力学,并为操控强关联旋转量子流体提供了新途径。