具有共振相互作用的双组分 Fermi 气体的相图

费米子的配对是超导性和超流性的核心。最近强相互作用原子 Fermi 气体的实验实现，为研究新型配对和超流性开辟了一种新的可控途径。一个主要的争议问题是，当费米子发生共振相互作用时，超流性对抗两个自旋组分之间不平衡的稳定性。在此，我们展示了处于单位arity 极限下的自旋极化 $^6$Li 原子 Fermi 气体的相图，描绘了超流相随温度和密度不平衡的变化。利用层析成像技术，我们揭示了自旋极化中的空间不连续性，这是一级超流到正常相变的特征，该特征在三临界点处消失，此时相变性质从一级转变为二级。在零温下，存在从完全配对的超流体到部分极化的正常气体的量子相变。这些观测结果以及原位理想气体温度计的实现，为关于共振超流性稳定性的理论计算提供了定量检验。