斯威本科技大学超冷原子实验室
斯威本科技大学(Swinburne University of Technology)本周发表的一项研究研究了能量在量子气体中以声波的形式传播，首次揭示了声波作为温度函数的性质的强烈变化。
在低能时，这种能量通过许多同步运动的粒子的集体运动传播——本质上，就像声波一样——用被称为声子的准粒子来量化。
低于超流体转变温度Tc这些声波在酉费米气体中可以在没有碰撞的情况下传播，并由超流体序参量(波函数)相位中的波纹驱动——这种模式被称为Bogoliubov-Anderson (BA)声子。
在Tc以上，声波阻尼更强，碰撞起主导作用。
- < Tc在较冷的超流体模式中，阻尼主要由与热激发准粒子的碰撞所控制，并由(QRPA)理论很好地描述
- > Tc在过渡温度以上，强阻尼模式发生在无碰撞流体动力区之间的交叉处。
- > > Tc在更高的温度下，声波的集体传播消失，激发由单个粒子的能量主导。
在单一性费米气体中声音的温度依赖性和液氦中声子的行为中发现了强烈的相似性，液氦是历史上最早发现的超流体之一。
本研究为强相关费米子动力学理论提供了定量基准。
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在斯威本大学克里斯·瓦尔教授的实验室中形成和研究的超冷原子气体可以非常精确地调节原子之间的相互作用。
“我们冷却并限制了高度稀释的锂气体6瓦尔教授解释说:“原子，实现了一种单一性费米气体，这种气体表现出量子力学允许的最强烈的相互作用，具有接触势。”
在酉气体中，弹性碰撞变成共振，气体的热力学性质变成温度和密度的普遍函数。酉费米气体允许对相互作用费米子理论进行精确的测试。
上图:酉费米气体激发光谱显示(上)实验数据和(b)理论。
然后，研究小组研究了超流体相变T上方和下方气体中的激发c使用双光子布拉格光谱。
“我们在大约一半的费米动量下测量了激发光谱，在超流体临界温度T之上和之下c研究作者卡洛斯·库恩博士解释道。
第二，聚焦激光脉冲(持续时间约1.2毫秒)在气体中相交，对锂原子产生周期性扰动。
在双激光脉冲后，限制光阱立即关闭，原子的动量在膨胀4毫秒后被测量，并可以映射为激光频率的函数。
布拉格光束的有限持续时间和大小导致傅里叶限制的光谱分辨率约为1:25 kHz FWHM，远低于实验中使用的典型费米能量EF 11 kHz。
这项研究
一元费米气体中的高频声发表于物理评论快报(PRL)于2020年3月举行。(DOI 10.1103 / physrevlett.124.150401)
一篇社论介绍了这项研究:弹奏强相互作用费米气体
以及来自澳大利亚研究理事会作者感谢M. Zwierlein, Y. Castin和H. Hu对初步实验的讨论和J. Denier的帮助，并感谢来自美国科学院的财政支持丹麦独立研究基金．
研究作者Carlos Kuhn博士
舰队的超冷研究
研究具有强粒子间相互作用的多体量子系统对于理解新材料具有重要意义。
在FLEET, Chris Vale研究超冷费米子原子二维气体中的拓扑现象，研究Floquet拓扑超流的冷原子实现，超导临界温度的非平衡增强，以及基于二维原子气体中光学诱导的自旋轨道耦合的拓扑物质的新形式研究主题三．
FLEET的研究主题3研究暂时脱离热平衡的系统，以研究所显示的定性不同的物理特性和动态控制其行为的新能力。
克里斯在斯威本科技大学领导量子气体研究。在这些原子冷却到绝对零度以上仅100纳米开尔文的集合中，通常只在微观水平上发现的行为在宏观水平上变得突出。
该团队对二维费米气体的研究测试了由超冷原子合成的拓扑和非平衡量子物质中无耗散输运的新范式。
Chris是FLEET近100名研究人员之一，他们都被一个巨大的挑战所激励:减少信息和通信技术(ICT)的能源消耗，这一领域已经占全球用电量的至少8%，而且每十年就会翻一番。
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