科技日報合肥6月11日電 （記者吳長鋒）記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉院士及其同事陳宇翱、姚星燦與合作者組成的研究團隊，首次在玻色-愛因斯坦凝聚體中觀測到了極寬的d波勢形散射共振，并間接證明了d波分子超流的存在。這一實驗發(fā)現(xiàn)為超冷原子量子模擬研究帶來了全新的機遇和挑戰(zhàn)，同時也為研究高階分波相互作用主導(dǎo)的少體及多體量子物理鋪平了道路。日前該成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·物理》上。
粒子間的碰撞散射是一種基礎(chǔ)而又重要的相互作用，無論是宇宙誕生之初的元素產(chǎn)生，還是日常生活中的化學(xué)反應(yīng)，原則上都可以用散射的量子理論來描述。根據(jù)散射波函數(shù)的對稱性，可以將散射過程分為各向同性的s波以及各向異性的p波、d波等高階分波。與s波散射相比，由高階分波主導(dǎo)的量子多體系統(tǒng)會展現(xiàn)出更為豐富有趣的現(xiàn)象，但由于高階分波的散射過程過于復(fù)雜，理論計算所需要的資源大大超過了經(jīng)典計算的能力，嚴重制約了對相關(guān)物理現(xiàn)象的理解。
研究團隊首次在玻色-愛因斯坦凝聚體中觀測到了一個極寬的d波勢形共振。他們發(fā)現(xiàn)，在散射共振附近，玻色愛因斯坦凝聚體的壽命仍高達數(shù)百毫秒，遠遠大于多體系統(tǒng)的平衡時間。因此，該d波共振同時具備超冷、寬共振帶寬、長壽命三大要素，為基于d波相互作用的量子模擬研究提供了一個絕佳的平臺。
進一步的研究發(fā)現(xiàn)，當掃描磁場以一定速率穿過共振點時，系統(tǒng)實現(xiàn)了原子和d波分子之間的相干轉(zhuǎn)化，自發(fā)出現(xiàn)了長壽命的集體激發(fā)振蕩。通過細致的測量該集體振蕩的頻率、振幅、原子數(shù)目與掃描磁場速率的關(guān)系，研究團隊證明了系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)存在大量的超冷d波分子。
這一研究結(jié)果，表明d波分子已經(jīng)形成了一種全新的量子物態(tài)——d波分子超流，也為未來研究d波分子超流奠定了基礎(chǔ)。