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2020-11-18 18:06 |
量子多體物理研究取得新進(jìn)展
由中美科研人員組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊，在量子多體物理研究中取得重要進(jìn)展，不僅從數(shù)學(xué)上對自旋電荷分離現(xiàn)象進(jìn)行了精確描述和分析，而且給出了通過實驗驗證這一現(xiàn)象的具體方案。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于物理學(xué)領(lǐng)域國際知名期刊《物理評論快報》。 sW B@'P:x
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一維Yang-Gaudin費米氣體的電荷和自旋激發(fā)譜。黃色區(qū)是電荷自由度中的粒子-空穴連續(xù)激發(fā)譜，綠色區(qū)域是著名的雙自旋子的分?jǐn)?shù)化激發(fā)譜。在小動量激發(fā)時，電荷與自旋激發(fā)都具有聲子色散關(guān)系，但以不同的群速度傳播，展現(xiàn)了電荷-自旋分離現(xiàn)象的本質(zhì)。 H_Xk;fM
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中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院、北京計算科學(xué)研究中心、美國萊斯大學(xué)的學(xué)者合作開展了此項研究。他們通過研究量子統(tǒng)計物理中Yang-Gaudin模型的精確解，揭示了自旋電荷分離現(xiàn)象以及非相干自旋液體的微觀機(jī)制。 __zHe-.m
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自旋電荷分離是一維量子體系所獨有的多體物理現(xiàn)象。這種現(xiàn)象指的是處于一維狀態(tài)的量子體系在低能激發(fā)時會分裂成兩種準(zhǔn)粒子，一種攜帶自旋，一種攜帶電荷。對這種現(xiàn)象進(jìn)行研究已有40多年的歷史，但是人們對該現(xiàn)象尚缺乏深刻的理解。該團(tuán)隊嚴(yán)格證明，當(dāng)激發(fā)涉及反向散射或在臨界區(qū)受到熱漲落的強(qiáng)烈干擾時，超冷費米原子體系的自旋電荷分離的朝永-拉亭戈液體特性就會失效，在臨界區(qū)將涌現(xiàn)出非相干的拉亭戈液體區(qū)。 *? $ M=tH
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比熱臨界相圖。QC代表量子臨界區(qū)，TLL代表朝永-拉亭戈液體，COR是非相干拉亭戈液體區(qū)。在非相干拉亭戈液體區(qū)，電荷自由度是相干的，以聲速傳播，而自旋自由度變成自由的氣體形式，不再具有聲速。 EJRkFn8XG'
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該團(tuán)隊證明了一維超冷費米原子體系的動力學(xué)結(jié)構(gòu)因子不但可以用來觀測自旋電荷分離的激發(fā)譜，而且可以用來驗證朝永-拉亭戈液體動力學(xué)關(guān)聯(lián)函數(shù)。他們據(jù)此提出了實驗驗證自旋電荷分離現(xiàn)象的具體方案。 K|OPtYeb
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專家認(rèn)為，該團(tuán)隊的研究結(jié)果提供了對自旋電荷分離、量子臨界性和非相干拉亭戈液體的數(shù)學(xué)解釋，給出了量子多體物理的一個優(yōu)美范例。
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