二维光晶格中超冷原子的量子临界行为
量子气体
2012-03-05 v1 统计力学
摘要
当多体系统的温度趋近绝对零度时，可观测量的热涨落消失，量子涨落占主导。动能、相互作用或热力学势等不同能量之间的竞争，可以诱导不同基态之间的量子相变。在连续量子相变附近，多体系统处于量子临界状态，表现出标度不变和普适的集体行为 \cite{Coleman05Nat, Sachdev99QPT}。量子临界性已在多种新型材料的研究中被积极追寻 \cite{vdMarel03Nat, Lohneysen07rmp, G08NatPhys, Sachdev08NatPhys}，并能引发超越临界现象 Landau-Ginzburg-Wilson 范式的新见解 \cite{Senthil04prb}。然而，在干净且可控的系统中直接定量验证量子临界性的预测仍是一项具有挑战性的任务。在此，我们报告在真空-超流量子相变附近的光晶格二维 Bose 气体中观测到量子临界行为。基于 \textit{原位}密度测量，我们在足够低的温度下观测到状态方程的普适标度，定位了量子临界点，并确定了临界指数。普适标度律还允许确定热力学可观测量。特别地，我们观察到临界区域中每个粒子的有限熵，该熵仅弱依赖于原子相互作用。我们的实验提供了一种用超冷原子研究量子临界性的原型方法，并为进一步研究量子临界动力学准备了基本工具。
引用
@article{arxiv.1109.0344,
title = {Quantum critical behavior of ultracold atoms in two-dimensional optical lattices},
author = {Xibo Zhang and Chen-Lung Hung and Shih-Kuang Tung and Cheng Chin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1109.0344},
year = {2012}
}
备注
7 pages, 4 figures