В недавнем исследовании международная команда физиков во главе с профессором Дж. ДЖО Гю-Бун (JO Gyu-Boong) с физического факультета Гонконгского университета науки и технологии (HKUST) сделал важное наблюдение фазового перехода BKT в двумерном дипольном газе из ультрахолодных атомов. Эта новаторская работа знаменует собой важную веху в понимании того, как ведут себя двумерные сверхтекучие жидкости при дальнодействующих и анизотропных дипольных взаимодействиях.
В обычных трехмерных системах фазовые переходы, такие как превращение льда в воду, определяются спонтанным нарушением симметрии. Однако новаторская работа, проведенная в 1970-х годах, предсказала, что в двумерных (2D) системах может происходить уникальный топологический фазовый переход, известный как переход Березинского-Костерлица-Таулесса (BKT), где пары вихрь-антивихревой приводят к сверхтекучести без нарушения обычной симметрии, причем взаимодействие играет решающую роль. С тех пор это явление в основном изучалось в различных квантовых системах только с короткодействующими изотропными контактными взаимодействиями.
В отличие от контактных взаимодействий в обычных ультрахолодных газах, дипольные взаимодействия охватывают всю систему, создавая богатое коллективное поведение. Эксперименты команды продемонстрировали, как дипольное взаимодействие изменяет критические параметры перехода BKT.
"Дипольное взаимодействие привносит новый аспект в квантовые явления многих тел", - говорит профессор. Джо: "Микроскопически их взаимодействия являются направленными и далеко идущими, что означает, что частицы "чувствуют" друг друга, даже находясь на большом расстоянии друг от друга. Это бросает вызов нашей интуиции относительно того, как возникает порядок в малых измерениях". Их наблюдение предполагает, что двумерный сверхтекучий переход в дипольных газах все еще может регулироваться сценарием BKT, в то время как точка перехода, зависящая от взаимодействия, смещается ориентацией диполей относительно нормального направления.
ХЭ Ифэй, аспирант под руководством профессора. Джо и один из ведущих авторов добавили: "Двухмерная дипольная система - это долгожданная платформа, где могли бы существовать экзотические фазы. Мы наблюдали уникальный нелокальный эффект и анизотропную корреляцию плотность-плотность в двумерной дипольной сверхтекучей жидкости при выравнивании всех диполей в плоскости даже при умеренном дипольном взаимодействии. Было бы интересно еще больше увеличить силу диполя и посмотреть, как система самоорганизуется при малых размерах".
Комментарии