亚开尔文温度下激子向玻色-爱因斯坦凝聚体的转变
量子气体
2011-07-11 v2
摘要
玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)是一种直接关联到玻色子量子统计的量子力学现象。虽然冷原子气体为探索BEC的本质提供了新的舞台，但自20世纪60年代理论预言以来，确认激子(电子-空穴对束缚形成的准玻色粒子)BEC的长期探索一直在进行。电子和空穴的系综是具有强库仑相互作用的复杂量子系统；因此，自然界是否选择激子BEC的形式并非显而易见。人们在体材料和二维半导体以及激子-光子混合系统中研究了各种系统。其中，Cu2O单晶中的1s仲激子态是实现三维BEC的主要候选者。大的结合能和长寿命使得能够制备与晶格热平衡且与辐射场退耦合的冷激子。然而，碰撞损失严重限制了达到BEC的条件。这种具有大非弹性散射截面的系统在原子BEC实验中被排除，因为蒸发冷却需要小的非弹性散射率和高效的弹性散射。在这里，我们证明，通过将仲激子冷却到冷声子浴中的亚开尔文温度，仍然有可能实现BEC。三维陷阱中仲激子的发射光谱在理想玻色子预期的BEC临界数处以阈值方式显示出反常分布。玻色子受激散射进入凝聚体与碰撞损失相互竞争，并将凝聚体限制在约1%的比例。这一观察结果为探索电子-空穴系综的丰富物质相增添了一类新的实验可实现的BEC。
引用
@article{arxiv.1008.2431,
title = {Transition to a Bose-Einstein condensate of excitons at sub-Kelvin temperatures},
author = {Kosuke Yoshioka and Eunmi Chae and Makoto Kuwata-Gonokami},
journal= {arXiv preprint arXiv:1008.2431},
year = {2011}
}
备注
19 pages, 3 figures, Supplementary Information (12 pages, 4 figures) included