观测量子铁磁流体的 Rosensweig 不稳定性
量子气体
2016-10-18 v2 原子物理
摘要
铁磁流体由于其组分的磁性而表现出不寻常的流体动力学效应。随着磁化强度的增加，经典铁磁流体会发生 Rosensweig 不稳定性，并产生自组织的有序表面结构或液滴晶体。具有强偶极相互作用的 Bose-Einstein 凝聚态是一种量子铁磁流体，同时也表现出超流性。偶极量子气体领域的研究动机在于寻找破坏连续对称性的新相。连续对称性的同时破缺——如超流态的相位不变性与晶体的平移对称性——为新物质态提供了基础。然而，超流体中相互作用诱导的结晶化尚未被观测到。在这里，我们使用原位成像直接观察了镝原子 Bose-Einstein 凝聚态中从无结构超流体到有序排列液滴的自发转变。通过利用 Feshbach 共振控制粒子间相互作用，我们诱导了有限波长不稳定性，并观察到呈三角结构的离散液滴随原子数的增加而生长。我们发现这些态具有惊人的长寿命，并测量到滞后行为，这是结晶过程的典型特征，且与 Rosensweig 不稳定性高度类似。我们的系统既能表现出超流性，又如此处所示表现出自发的平移对称性破缺。所呈现的观测结果并未探测结构化态中的超流性，但如果液滴通过弱连接建立了共同相位，该系统将是超固态基态的极佳候选者。
引用
@article{arxiv.1508.05007,
title = {Observing the Rosensweig instability of a quantum ferrofluid},
author = {Holger Kadau and Matthias Schmitt and Matthias Wenzel and Clarissa Wink and Thomas Maier and Igor Ferrier-Barbut and Tilman Pfau},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.05007},
year = {2016}
}