尤力研究组在手征玻色超流体的拓扑边缘激发研究取得进展

2016年8月19日

    激光驻波产生的形形色色晶格统称为光晶格。处于光晶格中的超冷原子可以用来模拟凝聚态物理中的诸多现象。格点上的原子可以被控制在不同的能级上而用来模拟多带强关联电子系统。更为丰富的是原子既可以是费米子(总电子+质子+中子数为奇数),也可以为波色子(偶数)。它们对应的自旋取值也更广,不一定限制为1/2 和0。

    德国汉堡大学的最新实验观察到占据两维正方超晶格p-带上的Rb原子可以玻色凝聚在交错手征的px+ipy/px-ipy基态上。尤力与合作者的研究指出,这种特殊超流体的原激发谱中存在着π通量狄拉克玻色子。通过简单的破缺相反手征格点的晶格元胞对称性,比如调整px+ipy和px-ipy组分的粒子数,系统会发生拓扑相变,伴随着在狄拉克点附近打开一个拓扑非平庸的能隙和出现受拓扑保护的边缘激发。与单粒子的能带拓扑不同,这类原激发的有趣拓扑性质是由相互作用导致的,可以在现有的实验上直接观察到。

    他们提出的实验方案为超冷原子晶格体系中拓扑态的研究指出了另一个方向。该研究成果以π-flux Dirac Bosons and Topological Edge Excitations in a Bosonic Chiral p-wave Superfluid为题,发表在2016年8月15日的Physical Review Letters杂志上。该项工作是由尤力教授与华中科技大学许志芳教授,德国汉堡大学Andreas Hemmerich教授和美国匹兹堡大学刘文胜教授合作完成。 尤力教授的研究工作得到了科技部和国家自然科学基金委的经费资助。

    原文链接:http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.117.085301

                                                  

                                                                           图一、手征玻色p波超流和玻色原激发

 

                                                    

                                                                                    图二、拓扑边缘激发