3D自旋轨道耦合玻色气体中对称性保护的斯格明子

我们针对处于谐波势阱中、具有$\bmsigma\cdot\mathbf{p}$型弱3D自旋轨道耦合的赝自旋$1/2$玻色气体进行了变分研究。这种自旋轨道耦合混合了不同宇称的状态，这启发我们用总角动量的本征态（即谐波$s$波与$p$波态的叠加）来近似单粒子态。由于时间反演对称性由两体相互作用保护，我们将变分序参量设为两个相互时间反演对称的总角动量本征态的组合。变分结果基本重现了Kawakami等人最近确认的3D类斯格明子基态。我们表明，该模型中出现的这些类斯格明子基态主要由变分序参量中涉及的$p$波空间模式引起，该模式导致两个自旋分量在空间上分离。我们发现，根据种内与种间相互作用的相对大小，该系统的基态分为具有不同密度分布对称性的两相：相I具有宇称对称和轴对称密度分布，而相II的特征在于离散旋转与时间反演对称性的特殊联合对称性。随着相互作用强度增加，具有不同密度分布的两相之间发生转变，而拓扑3D类斯格明子自旋纹理是对称性保护的。