玻色-爱因斯坦凝聚体中高斯障碍的最小临界速度

当超流体流过障碍物时，在超过某一临界速度后，其尾流中可产生量子化涡旋。在Kwon等人[Phys. Rev. A 91, 053615 (2015)]的实验中，利用移动排斥性高斯势测量了原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BECs）的临界速度$v_c$，且当障碍势高度$V_0$接近凝聚体化学势$\mu$时$v_c$最小。本文数值研究了二维BEC中随$V_0$增大临界涡旋脱落的演化，表明在临界强度$V_{0c}\approx \mu$处的最小$v_c$源于排斥障碍的局域密度降低与涡旋钉扎效应。考察了略低于$v_c$时绕移动障碍的超流空间分布。障碍尖端的粒子密度随$V_0$增至$V_{c0}$而减小，在临界强度下突然形成涡旋偶极子并被移动障碍拖曳，表明涡旋钉扎的开始。最小$v_c$随障碍尺寸$\sigma$呈幂律标度$v_c\sim \sigma^{-\gamma}$，其中$\gamma\approx 1/2$。