简并费米气体中极化子-分子平滑转变的观测

理解强与费米海相互作用的杂质的行为是多体物理中长期存在的挑战。当相互作用为短程时，存在两种截然不同的基态：由多数原子修饰的极化子准粒子和分子。在单杂质极限下，预言在临界相互作用强度处这两态间发生一级相变。然而，实验总是在有限温度和杂质密度下进行。在这些量子杂质统计和热效应变得相关的条件下，极化子到分子转变的命运仍未知。本文从实验和理论两方面解决此问题。我们的实验利用具有可调相互作用的自旋不平衡超冷费米气体进行。结合高灵敏度荧光探测技术，利用新型拉曼光谱分离准粒子贡献并提取极化子能量、谱权重和接触参数。随着相互作用强度增加，我们观测到所有观测量连续变化，特别是准粒子权重在越过转变点后平滑减至零。我们的观测与极化子和分子准粒子态按其量子统计热占据的理论模型吻合良好。在实验条件下，即使在分子为基态的相互作用处仍占据极化子态，反之亦然。由此浮现的物理图像是极化子与分子间的平滑转变及在预期转变区域周围的二者共存。