物理學(xué)系齊燃副教授與清華大學(xué)翟薈教授研究組、中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所姜玉鑄副研究員合作，在理論上預(yù)言了玻色-費(fèi)米混合超流體系中的渦旋晶格結(jié)構(gòu)并給出了不同相互作用參數(shù)下的相圖。相關(guān)工作發(fā)表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上(Phys. Rev. Lett. 118, 080403)。

超導(dǎo)和超流體系中的渦旋態(tài)在傳統(tǒng)凝聚態(tài)領(lǐng)域以及超冷原子分子領(lǐng)域中都是長期受到關(guān)注的重要研究課題。早在1957年，前蘇聯(lián)著名物理學(xué)家，2003年諾貝爾獎得主A. A. Abrikosov就指出：在外磁場中的第二類超導(dǎo)體會呈現(xiàn)三角晶格結(jié)構(gòu)的渦旋格子，這一預(yù)言很快得到了實驗證實。近二十年來，隨著超冷原子實驗技術(shù)的迅速發(fā)展，實驗上陸續(xù)在玻色原子超流體以及費(fèi)米原子的BCS-BEC渡越超流體系中觀測到了三角結(jié)構(gòu)的渦旋晶格。

然而，之前關(guān)于渦旋晶格的工作主要集中在單獨的玻色或費(fèi)米原子超流體系，而對于玻色-費(fèi)米混合超流體系的相關(guān)研究相對匱乏。近一兩年以來，越來越多的國內(nèi)外實驗小組開始關(guān)注玻色-費(fèi)米混合體系。而齊燃及合作者的理論工作預(yù)言了該體系中可能出現(xiàn)的渦旋晶格。他們發(fā)現(xiàn)，與單一超流系統(tǒng)不同，由于玻色超流與費(fèi)米超流之間存在相互作用，在玻色-費(fèi)米混合體系中會出現(xiàn)更為豐富的渦旋晶格結(jié)構(gòu)。例如：在質(zhì)量比接近2:1的情況下（如Rb87與K40混合，見下圖(a)、(b)），玻色超流與費(fèi)米超流的渦旋晶格總是耦合在一起，其晶格結(jié)構(gòu)會經(jīng)歷從正方晶格-菱形-三角晶格的相變；而當(dāng)質(zhì)量比接近4:1（如Na23與Li6混合，見下圖(c)、(d)），此時玻色超流與費(fèi)米超流的渦旋晶格可以是彼此耦合的長方加菱形晶格，也可能出現(xiàn)彼此解耦的三角晶格。該工作豐富了人們對于超流體中渦旋晶格結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。

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