超冷原子气体中玻色 - 爱因斯坦凝聚体的超流性

长期以来，液氦 4 是实验中唯一可用的玻色超流体。这一局面在 1995 年随着超冷原子气体中玻色 - 爱因斯坦凝聚（BEC）的实现而改变，一种新的超流体由此诞生。液氦 4 具有强相互作用且无自旋，几乎无法调节其参数，如相互作用强度和密度。相比之下，新的超流体——玻色 - 爱因斯坦凝聚体（BEC）展现出多方面的优势。一方面，BEC 具有弱相互作用并拥有自旋自由度；另一方面，调节 BEC 的几乎所有参数都非常便捷，例如通过自旋轨道耦合调节动能，通过外势调节密度，以及通过 Feshbach 共振调节相互作用。学界已投入大量精力研究这些超流性的新方面，相关成果极大地丰富了我们对超流性的理解。本文综述了这些进展，重点关注各类超流体的稳定性与临界速度。所考虑的 BEC 系统包括：自由空间中的均匀超流体、密度周期性调制的超流体、具有人工设计自旋轨道耦合的超流体，以及纯自旋流超流体。由于相互作用较弱，这些 BEC 系统可由平均场 Gross-Pitaevskii 理论很好地描述，其超流性（特别是临界速度）可利用 Landau 超流理论进行检验。文中还讨论了观测这些超流性新方面的实验方案。