在自旋-1玻色-爱因斯坦凝聚体中产生狄拉克单极-反单极对

我们从理论上证明，通过外磁场操控自旋自由度，可以在单个自旋-1 玻色-爱因斯坦凝聚体中产生一对具有相反合成电荷的狄拉克单极子。尽管该构型的净合成磁荷为零，但单极子和反单极子均伴随有携带相反角动量的涡丝。这种狄拉克偶极子可通过在改进亥姆霍兹构型的一对线圈产生的非线性磁场中刻印自旋纹理而在实验中实现。我们还研究了偶极产生过程的初态被卷绕数为 k 的量子化涡线穿透的情况。结果表明，若 k = -1，所产生的单极子和反单极子位于一条单量子化涡线的核心上，该涡线符号在单极子位置处反转。对于 k = -2，单极子和反单极子由携带两量子角动量的涡线段连接，因此该偶极整体是一个孤立构型。此外，我们模拟了偶极子在用于产生它们的磁场中的长时间演化。对于 k = 0，每条半无限双量子化涡线分裂为两条单量子化涡线，与单个狄拉克单极子的情况相同。对于 k = -1 和 k = -2，初始涡线分别变形为带扭折的涡线和涡环。