超流体 $^4$He 的微观图像
量子气体
2025-05-28 v4 超导电性
量子物理
摘要
我们通过揭示超流体 He 多体能级的一种新特征，阐明了其微观量子机制。在低于相变点的温度下，系统的低能能级表现出一种基本的分组行为，即每个能级仅属于单一组。在超流态中，系统以组为单位与其环境建立热平衡。具体而言，所选组的能级初始被占据，随后变为热布居，而其余能级组因组间无跃迁而保持空置。系统的宏观性质（如超流速度与热能密度）由占据组的热分布统计决定。此外，我们推断超流的热能与其流动速度存在反常关系：流速越大，热能越小。该关系导致了一系列有趣现象，包括力热效应与喷泉效应，凸显了系统热运动与流体动力学运动之间的基本耦合。进一步，我们给出了 He 超流中反直觉自加热效应的实验证据，证实 He 超流携带与其速度相关的显著热能。
引用
@article{arxiv.2211.02236,
title = {Microscopic picture of superfluid $^4$He},
author = {Yongle Yu and Hailin Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.02236},
year = {2025}
}
备注
23 pages, 12 figures. a discussion of boundary condition was added. typos corrected