自旋-轨道耦合二元玻色凝聚体中的半涡孤子及其激发态

已知在自旋-轨道耦合（SOC）二元玻色-爱因斯坦凝聚体中，尽管存在临界塌缩的可能性，但具有分量涡度$(s_{+},s_{-})=(0,1)$的二维两分量半涡（SV）型基态孤子是稳定的基态（GS）。然而，在同一系统中，涡度组为$(s_{+},s_{-})=(S_{+},S_{+}+1)$且$S_{+}=1,2,3,...$的SV孤子激发态（ES）是不稳定的。我们在两个分量中自相互作用符号相反的SOC系统中构建了SV孤子的激发态。主要发现是ES-SV孤子具有稳定性，额外涡度至少可达$S_{+}=6$。这些激发态中临界塌缩开始的阈值范数$N_{\mathrm{thr}}$高于与单分量Townes孤子相关的已知临界值$N_{c}\approx 5.85$，且$N_{\mathrm{thr}}$随$S_{+}$增大而增大。还找到了GS-SV孤子稳定运动的速度区间。这些结果为创建具有高拓扑荷的稳定涡旋孤子这一挑战性问题提供了解决方案。