准粒子死亡的原因是什么?
硕士研究生，海顿·阿德隆(莫纳什大学物理与天文学院)
在量子力学中，由相互作用的粒子组成的大型系统中，经常出现一个有趣的现象:粒子群开始表现得像单个粒子。物理学家把这样的粒子群称为内部．
理解准粒子的性质可能是理解并最终控制技术上重要的量子效应的关键，比如超导性和超流性。
不幸的是，准粒子只有在它们活着的时候才有用。因此，特别不幸的是，许多准粒子在很年轻的时候就死去了，存活的时间远远不到一秒。
莫纳什大学领导的一项新研究的作者今天发表在物理评论快报研究一个至关重要的问题:准粒子是如何死亡的?
除了通常的怀疑——准粒子衰变到较低的能量状态——作者还发现了一个新的罪魁祸首:多体的移相．
很多身体失相
随着时间的推移，多体失相消除了准粒子与单个粒子的相似性。
多体失相是准粒子中组成粒子随时间自然发生的无序现象。
随着无序度的增加，准粒子与单个粒子的相似性逐渐消失。最终，多体失相不可避免的效应杀死了准粒子。
远不是一个可以忽略不计的影响，作者证明，多体失相甚至可以主导其他形式的准粒子死亡。
通过对一种特别“干净”的准粒子(一种超冷原子气体中的杂质)的研究，作者在过去的实验结果中发现了多体失相的有力证据。
嵌入费米海(蓝色)中的杂质的两个自旋态(红色和绿色)耦合在一起，并以有效频率Ω和阻尼率ΓR进行拉比振荡。阻尼率由多体失相控制。
作者关注的是超冷原子气体是费米海的情况。费米海中的杂质会产生一种准粒子，称为排斥费米极化子．
排斥性费米极化子是一种高度复杂的准粒子，有逃避实验和理论研究的历史。
通过大量的模拟和新的理论，作者证明了一个已建立的实验协议-杂质自旋态之间的拉比振荡-在排斥费米极化子中表现出多体失相的影响。
这些以前未被承认的结果提供了强有力的证据，证明多体失相是准粒子本质的基础。
这项研究
这篇论文排斥性费米极化子的准粒子寿命发表于2020年9月的《物理评论快报》(DOI 10.1103/ physrevlet .125.133401)。
这项研究是由莫纳什大学物理和天文学院领导的，合著者来自意大利佛罗伦萨的国立科学院和德国慕尼黑的Ludwig-Maximilians-Universität。
以及来自澳大利亚研究理事会(卓越中心和未来奖学金计划)，作者感谢来自国际马克斯·普朗克量子科学与技术研究学院美国、欧洲研究理事会(European Research Council)和欧盟的地平线2020计划,佛罗伦萨Risparmio casa基金会．
准粒子和冷原子物理
海顿·阿德龙(Haydn Adlong)在莫纳什大学的Jesper Levinsen博士和A/ Meera Parish教授的小组中进行了这项研究，该小组研究了大群相互作用的量子粒子的行为，这些量子粒子可以表现出奇异的行为，比如它们流动时不会遇到阻力的超流体。
这项工作扩展了我们在从冷原子气体到固态半导体等系统中量子物理的基础知识，并有可能支撑FLEET寻求的新一代近零电阻、超低能量电子设备。
在FLEET中，超冷原子脱离平衡的研究处于下风研究主题三．
更多的信息
- 联系Jesper Levinsenjesper.levinsen@monash.edu
- 遵循@FLEETCentre