具有守恒磁化的自旋-1玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋的稳定性与内部结构

我们通过系统表征非奇异与奇异涡旋态，展示了纵向磁化守恒如何对原子自旋-1玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋的稳定性和结构产生显著影响。构造连续连接铁磁相和极化相的涡旋态的自旋波函数，我们系统推导了不同奇异涡旋的非旋转核以及具有不同小尺度与大尺度拓扑的复合缺陷态的解析模型。我们解释了当凝聚体上印记的无核涡旋在原子间相互作用的极化区弛豫时，该守恒律如何提供一种稳定机制。所得结构形成复合缺陷：内部铁磁无核涡旋形变朝向外部单量子化极化涡旋。我们还通过数值展示了其他更复杂的涡旋核拓扑层级如何被稳定。此外，我们分析了铁磁凝聚体中无核涡旋的结构，并展示降低磁化如何导致涡旋从陷阱中心位移，并最终导致其核的形变与分裂，此时奇异涡旋成为更低能态。对于奇异涡旋的情形，我们发现其稳定性与核结构受磁化守恒的影响明显较小。