Collisionless sound of bosonic superfluids in lower dimensions
低温玻色子的超流性在碰撞区域已经得到了很好的证实。然而，在无碰撞区域，超流的存在还没有完全澄清，特别是在较低的空间维度。在这里，我们比较了弗拉索夫-朗道方程，它没有考虑玻色子系统的超流性质，与安德烈耶夫-哈拉尼科夫方程，而不是明确包含超流速度。结果表明，$^{87}$ Rb原子的二维无碰撞玻色气体中声模的最新实验数据与两种理论都符合得很好，但在Berezinskiii-Kosterlitz无碰撞临界温度$T_c$以下，用Andreev-Khalatnikov方程能更好地再现声阻尼，而在$T_c$以上，用Vlasov-Landau方程能更好地再现声阻尼.对于一维玻色子流体，实验数据还没有，我们发现由两个传输理论预测的声速之间的差异较大，而且在这种情况下，超流速度的存在降低了声阻尼。
2021-04-11 cond-mat.quant-gas
Low-temperature thermodynamics of the unitary Fermi gas: superfluid fraction, first sound and second sound
通过引入一个基于玻色子集体模和费米子单粒子激发的零温谱的模型，研究了幺正费米气体的低温热力学。我们计算了亥姆霍兹自由能，并由此得到熵、内能和化学势随温度的变化。利用这些量和Landau的超流密度表达式，我们解析地确定了超流分数、临界温度、第一声速和第二声速。我们比较了我们的分析结果与其他理论预测和实验数据的超冷原子和稀中子物质。
2010-11-22 cond-mat.quant-gas nucl-th
Second sound and the density response function in uniform superfluid atomic gases
最近，人们对超流玻色和费米气体中的第二声重新产生了兴趣。利用双流体动力学理论，我们回顾了这些系统的密度响应$χ_{nn}(\bq,ω)$，作为一种工具，以确定第二个声音的实验基于密度探针。我们的工作推广了超流$^4$ He临界区动力学结构因子$S(\bq,ω)$的研究。我们表明，在均匀超流费米气体的幺正极限下，在压缩性求和规则中，第二与第一声的相对权重由朗道-Placzek比率$\lp\equiv (\bar{c}_p-\bar{c}_v)/\bar{c}_v$给出，对于所有低于$T_c$的温度。与超流$^4$ He相比，在强相互作用的费米气体中，$\lp$要大得多，已经是$T \sim 0.8 T_c$的阶数单位，从而提供了用密度探针激发第二声的有希望的机会。与$\mathrm{Im}χ_{nn}(\bq,ω)$（在双光子布拉格散射中测量）相比，第一和第二声音的相对权重在$S(\bq,ω)$（在脉冲传播研究中测量）中是完全不同的。我们证明了在么正性下，强相互作用玻色凝聚气体中的$S(\bq,ω)$的第一和第二声与费米气体中的第一和第二声相似。然而，在弱相互作用玻色气体中，第一和第二声音主要分别是热云和冷凝物的非耦合振荡，并且第二声音在$S(\bq,ω)$中具有大部分频谱权重。我们还讨论了第一和第二声中涉及的超流和正常流体速度场的行为。
2010-04-23 cond-mat.quant-gas
Second sound and the superfluid fraction in a resonantly interacting Fermi gas
超流性是一种宏观量子现象，它在低于临界温度时出现，并导致物质的特殊行为，无摩擦流动，量子化涡旋的形成，以及转动惯量的淬灭都是有趣的例子。对于有限温度下超流体所表现出的许多现象，一个引人注目的解释可以用两种流体的混合物来给出，这种混合物由行为像普通流体的正常组分和具有零粘度和零熵的超流体组分组成。超流体系统的重要例子是液氦和中子星。最近，超冷原子气体作为新的超流体系统出现，具有前所未有的控制相互作用和外部约束的可能性。本文报道了在超冷费米气体中首次观测到的共振相互作用的“第二声”。第二种声音是超流体的双组分性质的显著表现，对应于熵波，其中超流体和非超流体组分以相反的相位振荡，不同于普通声音（“第一种声音”），其中它们同相振荡。第二声速明显取决于超流分数的值，超流分数是一个对基元激发谱敏感的量。我们的测量使我们能够提取超流分数的温度依赖性，这在强相互作用的量子气体中是一个无法获得的量。
2013-02-12 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Sound modes in collisional superfluid Bose gases
本文从理论上研究了$D$维弱相互作用碰撞玻色气体中的声模。使用朗道的双流体流体动力学和Bogoliubov理论的工作范围内，我们观察到的杂交的第一和第二声模式的$D\ge 2$。为了模拟最近测量的声速在二维中，在弱相互作用制度和周围的Berezinskiii-Kosterlitz-无边界的转变温度，我们得到了一个精细的计算超流密度，找到一个公平的协议与实验。在1D的情况下，实验结果是目前不可用的，我们没有发现杂交，引发未来调查的必要性。我们的分析提供了一个系统的理解碰撞弱相互作用玻色气体在$D$维的声音传播。
2021-03-09 cond-mat.quant-gas
Propagation of first and second sound in a two-dimensional Fermi superfluid
声传播是流体平衡热力学和动力学输运性质相互作用的宏观表现。在这里，对于一个二维系统的超冷费米子，我们计算的第一和第二声速在整个BCS-BEC交叉，我们分析了系统响应外部扰动。在低温制度，我们重现最近的测量[物理学评论快报。{ \bf 124}，240403（2020）]的第一声速，由于密度和熵波动的解耦，其是由密度探针激发的唯一模式。相反，热扰动只激发第二种声音，它对超流体的耗尽很敏感，在深BCS区消失，并在Berezinskiii-Kosterlitz-无超流体跃迁时不连续地跳到零。模式之间的混合只发生在有限温度的BEC制度，我们的理论收敛到纯玻色子的结果。
2021-07-20 cond-mat.quant-gas
Probing the critical exponent of superfluid fraction in a strongly interacting Fermi gas
从理论上研究了谐振相互作用下超冷原子费米气体中第二声模的临界行为。在临界温度为$T_{c}$的超流相变附近，第二声模的频率或声速主要取决于超流分数的临界指数$β$。在各向同性谐波陷阱中，我们预测当$β<1/2$时，模式频率像$(1-T/T_{c})^{β-1/2}$一样发散。在一个高度拉长的陷阱，第二声音的速度减少了一个因素$1/\sqrt{2β+1}$从一个均匀的三维超流体。一旦实验精度提高，我们的预测可以通过在诸如Sidorenkov \textit{et al.} {[}Nature \textbf{498}，78（2013）{]}用于共振相互作用的锂-6原子的装置中测量第二声波传播来容易地测试。
2013-10-14 cond-mat.quant-gas
Superfluidity, Sound Velocity and Quasi Condensation in the 2D BCS-BEC Crossover
研究了超冷碱金属原子构成的二维超流体在BCS-BEC交叉中的有限温度性质。通过分析序参量的相位和振幅涨落的影响，我们研究了Berezinskiiii-Kosterlitz无相变相变的临界温度$T_{BKT}$以下的准凝聚区域.特别地，我们计算了超流分数，声速和准凝聚分数作为温度和费米子对的结合能的函数。
2013-11-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Observation of first and second sound in a BKT superfluid
自从在液氦II中观察到无摩擦流动以来，各种形式的超流性一直吸引着科学家。在三维空间（3D）中，它在概念上与在临界温度$T_{\text{c}}$出现长程序（LRO）相关联。它的标志之一，由非常成功的双流体模型预测，并在液氦和超冷原子气体中观察到，是存在两种声音激发，第一和第二声音。在2D系统中，热涨落排除了LRO，但超流性仍然通过无限阶Berezinskiii-Kosterlitz-无相变（BKT）在非零$T_{\text{c}}$出现，这与超流密度$n_{\text{s}}$的普遍跳跃有关，而流体的热力学性质没有任何不连续性。BKT超流体也被预测支持两种声音，但对这一点的观察仍然难以捉摸。在这里，我们观察第一和第二个声音在均匀的二维原子玻色气体，并从两个温度依赖的声速提取其超流密度。我们的结果与BKT理论一致，包括对普遍超流密度跳跃的预言。
2022-04-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Sound-induced vortex interactions in a zero-temperature two-dimensional superfluid
通过积分出序参量的纵向涨落，系统地推导了由Gross-Pitaevskii方程描述的非相对论二维超流体中相互作用涡旋的有效作用量.在运动方程中不存在几何发散系数。我们的分析是有效的，在一个稀释的限制涡的intervortex间距是大的相比，核心的大小，并在涡核中的原子数的波动被抑制。我们分析了声音引起的修正的动态的涡旋-antivortex对，并表明，有没有不稳定的湮灭，这表明，声音介导的相互作用是不够强，破坏一个逆能量级联在二维零温度超流湍流。
2014-11-21 cond-mat.quant-gas hep-th
Critical velocity, vortex shedding and drag in a unitary Fermi superfluid
本文利用扩展的量子密度泛函方法研究了微物体在幺正条件下的冷费米气体中的实时运动。我们发现，自发创建的单量子化的涡旋-反涡旋对发生超过临界速度，这将导致之间的拖动运动的物体和费米气体。合力在亚音速运动中与速度成线性关系，在超音速运动中变为二次关系。
2013-01-22 cond-mat.quant-gas
Numerical study of the unitary Fermi gas across the superfluid transition
我们目前的结果从蒙特卡罗计算调查的性质均匀，自旋平衡的酉费米气体在三维空间。温度在整个超流转变过程中是变化的，这使得我们能够确定化学势、每个粒子的能量和接触密度对温度的依赖性。由于有限体积和离散化的数值文物进行了系统的研究，估计，并减少。
2016-05-04 cond-mat.quant-gas hep-lat nucl-th
Transport of Spin and Mass at Normal-Superfluid Interfaces in the Unitary Fermi Gas
强相互作用费米气体中的输运为研究强关联费米子的非平衡行为提供了一个窗口。特别是，在有限温度下，强极化正常气体和弱极化超流体之间的界面为理解正常-超流体和正常-超导体界面的输运提供了一个模型。正常相的极化过度或超流体的极化不足会使系统失去平衡，导致穿过界面的传输电流。我们实现了幺正费米气体的唯象平均场模型，研究了非平衡条件下自旋和质量的输运。我们考虑独立准备的正常和超流区域接触，并计算瞬时自旋和质量流通过正常超流（NS）接口。对于非极化超流体，我们发现自旋电流被抑制在驱动化学电势差的阈值以下，而临界极化超流体的阈值几乎为零。在Andreev反射消失的情况下，质量电流可以表现出阈值，而通常Andreev反射防止质量电流中出现阈值。我们的研究结果提供了指导，以未来的实验，旨在表征自旋和质量输运NS接口。
2022-05-06 cond-mat.quant-gas
Superfluidity and sound propagation in disordered Bose gases
该研究理论分析了零温二维玻色-爱因斯坦凝聚体中散斑无序对声波传播的影响，通过求解Gross-Pitaevskii方程和超流流体力学方法，发现无序会降低超流分数与声速并引入阻尼，其弱无序极限预测与微扰理论吻合且适用于当前冷原子实验。
2024-07-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Superfluid (Amplitude) Fluctuations Above $T_c$ in a Unitary Fermi Gas
研究了具有接近幺正极限的强吸引相互作用的费米气体的输运性质。特别是，我们计算的自旋扩散寿命的费米气体由于超流波动以上的BCS转变温度$T_c$。为了计算自旋扩散寿命，我们需要散射振幅。散射振幅主要由温度略高于$T_c$的超流波动决定。由朗道参数计算法向散射振幅。这些朗道参数从计算朗道参数的诱导相互作用模型的本地版本中获得。我们还计算了扩散寿命的首阶有限温度修正。最后给出了自旋扩散系数的计算。通过选取合适的$F_0^a$值，我们能够给出理论结果和实验测量之间的良好匹配，这表明在$T_c$附近存在超流涨落。
2014-10-27 cond-mat.quant-gas
Dynamical Kosterlitz-Thouless Theory for Two-Dimensional Ultracold Atomic Gases
本文基于动力学Koterlitz-Schwarzless理论，发展了二维原子超流中第一和第二声的超流跃迁理论。我们采用了一组修改后的两流体流体动力学方程，其中包括量子化的旋涡的动力学，而不是传统的三维超流体。至于声音的色散方程而言，修改基本上是等效的，取代静态超流密度与频率相关的一个，重新归一化的频率相关的“介电常数”的漩涡。这个理论有两个直接的后果。首先，因为在有限频率的重整化超流密度不显示跨超流过渡的不连续性，与静态超流密度相反，声速平滑地跨过渡变化。其次，该理论包括自由涡流引起的耗散，因此自然地描述了正常阶段第二种声音的声音与扩散交叉。仅用一个拟合参数，我们的理论给出了一个完美的协议与实验测量的声速跨越过渡，以及在过渡附近的品质因数。该理论的预测可以通过未来的实验进一步验证。
2020-06-20 cond-mat.quant-gas
Inhomogeneous Superfluid Phases in the Unitary Li6-K40 Mixture
我们发现，超冷三维${}^6$ Li- ${}^{40}$ K混合物在么正性下可以表现出高度奇异的Larkin-Ovchinnikov超流相。在平均场论中，我们精确地考虑了费米子态的不均匀性，确定了大多数${}^{40}$ K原子的相图。我们发现两个不同的非均匀超流相的混合物与大多数的${}^{40}$ K原子，即拉金Ovchinnikov（LO）相与一个非均匀的方向和立方相（LO $^3$），其中三个空间平移对称性被打破。我们通过求解超流LO相的Bogoliubov-de Gennes方程来确定这两个相之间的过渡。随后，我们计算了原子在LO相位的原子密度调制，并表明它是足够大的，在实验中是可见的。
2013-05-02 cond-mat.quant-gas
Sound, superfluidity and layer compressibility in a ring dipolar supersolid
本研究提出激发环形偶极超固体Goldstone模的方案，通过撤去周期调制结合扩展Gross-Pitaevskii方程研究振荡，利用流体理论确定层压缩模量与超流分数，结果符合Leggett估计。
2024-05-17 cond-mat.quant-gas
Compressibility and speeds of sound across the superfluid to supersolid phase transition of an elongated dipolar gas
本文研究无限管势中偶极BEC的超流—超固体相变，通过分析无隙激发分支、声速与压缩率，证明该连续晶态序转变为二级相变。
2023-06-07 cond-mat.quant-gas
Dissipative superfluid hydrodynamics for the unitary Fermi gas
在这项工作中，我们建立了约束的温度依赖性的剪切粘度$η$在超流相的稀费米气体在酉限制。我们的研究结果是基于分析实验，测量后释放的光学陷阱变形云的长宽比。讨论了如何将双流体理论应用于幺正气体，并给出了一个合适的状态方程参数化形式。我们表明，在膨胀实验的正常和超流速度之间的差异仍然很小，可以被视为一个扰动。我们发现，膨胀实验有利于剪切粘度显着降低超流制度。利用指数参数化方法，我们找到了$η(T_c/(2T_F))< 0.37η(T_c/T_F)$，其中$T_c$是临界温度，$T_F$是气体的局部费米温度。
2021-08-01 cond-mat.quant-gas nucl-th
Modelling of vorticity, sound and their interaction in two-dimensional superfluids
二维超流体中的涡旋由于其在量子湍流、耗散和BKT相变中的作用而受到广泛的研究。在玻色-爱因斯坦凝聚体和超流氦中，声音和涡旋的相互作用具有广泛的重要性[1-4]。然而，涡流场的建模及其与声音的相互作用都是复杂的流体动力学问题，只有在特殊情况下才有解析解。在这项工作中，我们开发的方法来计算在任意的二维域的涡流和声流场。此外，我们分析了在一个二维的超流体的声音模式的旋涡的色散相互作用，并开发了一个模型，量化这种相互作用的任何旋涡分布在任何二维有界域，可能非简单连接，利用类比与流体动力学的理想气体和静电。作为一个应用实例，我们使用这种技术提出了一个实验，应该能够明确地检测单循环量子在氦薄膜。
2019-04-15 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn quant-ph
Relation connecting thermodynamics and transport of atomic unitary Fermi superfluids
剪切粘度已被证明等于正常标度不变流体中的压力和弛豫时间的乘积，但低温下超流性的存在可以改变这种关系。利用平均场BCS Leggett理论和规范不变线性响应理论，给出了酉Fermi超流体的热力学量（包括压力和化学势）与输运系数（包括剪切粘度、超流体密度和通过库珀对动量传递的反常剪切粘度）之间的显式关系.当考虑与非凝聚库珀对相关的配对涨落时，该关系被修改。在符合BCS-Leggett基态的对涨落理论下，我们找到了酉费米超流体的近似关系。精确的平均场关系和近似的配对flucutaions推进我们的理解之间的关系的平衡和运输量的超流体，它们有助于确定或限制量，否则可能难以测量。
2017-03-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Sound propagation in a two-dimensional Bose gas across the superfluid transition
最近的实验在物理的动机。121，145301（2018），我们使用经典场动力学研究了二维（2D）玻色气体中超流-热转变的声音传播。低于转变温度，我们发现一个Bogoliubov和一个非Bogoliubov模式，在它上面，我们发现正常的声音模式和扩散模式，因为我们确定从动力学结构因子。我们的模拟实验过程与测量的速度一致，并表明，低于转变温度的测量检测Bogoliubov模式。在跃迁之上，它们要么检测低密度或弱相互作用的正常声音模式，要么检测高密度或强相互作用的扩散模式。作为一个关键的观察，我们讨论了弱耦合制度中的非Bogoliubov模式有一个更高的速度比Bogoliubov模式，在流体动力学的情况下。我们建议通过步进脉冲密度扰动来检测这种状态，它同时检测两种声音模式
2020-02-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantized Superfluid Vortex Rings in the Unitary Fermi Gas
在最近的一篇文章中，Yefsah等人[Nature 499，426（2013）]报道了在细长的谐波捕获的酉费米气体中观察到不寻常的激发。在相印域壁后，他们观察到的振荡几乎比任何域壁理论预测的要慢一个数量级，他们将其解释为惯性质量比自由费米子质量大200倍或比域壁预期大50倍的“重孤子”。我们提出了令人信服的证据表明，这个“孤子”，而不是一个量子化的涡环，实验的主要方面可以自然地解释的框架内的时间依赖性超流DFT。
2014-02-11 cond-mat.quant-gas
Discontinuities in the First and Second Sound Velocities at the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless Transition
通过求解朗道双流体动力学方程，计算了二维稀玻色气体超流相中第一、第二声速的温度依赖性。我们预测在临界温度时两个速度的显著不连续性的发生，作为表征Berezinskiii-Kosterlitz-无边界过渡的超流密度跳跃的结果。讨论了热膨胀系数的关键作用。我们发现，在这种稀玻色气体中的第二声音可以很容易地通过密度扰动激发，从而使超流密度的测量的前景特别有利。
2014-01-19 cond-mat.quant-gas
Generation and Dynamics of Quantized Vortices in a Unitary Fermi Superfluid
超流性和超导性是宏观尺度上量子相干性的显著表现。几十年来，超流体动力学一直是这些系统的研究重点，但仍然缺乏一个全面的理论框架。我们引入含时密度泛函理论的局部扩展来描述费米子超流体的动力学。在这种方法中，可以正确地表示涡的量子化，生成和动力学，从超流到正常相的过渡，以及一些其他的大振幅集体模式，这些模式超出了双流体流体动力学，金斯堡-朗道和/或Gross-Pitaevskii方法的范围。我们说明了这种方法的力量，通过研究量子化的涡旋，涡环，涡旋重联的产生，并从一个超流到一个正常状态的过渡，在实时的一个单一的费米气体。我们预测出现了一个新的定性现象，在超流动力学的气体，存在稳定的超流性时，系统的搅拌速度显着超过标称朗道临界速度在这些系统。
2010-11-27 cond-mat.quant-gas nucl-th
Pairing patterns in polarized unitary Fermi gases above the superfluid transition
我们非微扰地研究了极化酉双组分费米气体在高温区的配对，通过提取对动量分布和散粒噪声关联。而对动量分布，使我们能够分析由一个自旋向上和一个自旋向下费米子组成的对的传播，散粒噪声相关性为我们提供了一个断层扫描洞察周围的费米表面与两个物种相关的配对相关性。假设超流转变上方的主导配对模式也控制着低温区凝聚体的形成，我们的分析表明，超流基态是均匀的，并且在很宽的极化范围内是Bardeen-Cooper-Schriller型的。
2021-12-14 cond-mat.quant-gas hep-lat nucl-th
Quantum Shock Waves and Domain Walls in the Real-Time Dynamics of a Superfluid Unitary Fermi Gas
我们发现，在两个超流费米原子云的碰撞中，人们观察到的数量密度和集体流速的不连续性的量子激波的形成。畴壁，这是拓扑激发的超流序参量，也产生和表现出突然的相位变化的$π$和慢于冲击波的运动。畴壁不同于灰孤子训练或数密度波纹中形成的冲击波的尾迹和观察到的碰撞超流玻色子原子云。相反的相位跳跃的畴壁出现弹性碰撞。
2012-04-10 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Efimov-driven phase transitions of the unitary Bose gas
在量子物理学中，Efimov三聚体是三个粒子的束缚态，当其中一个被移除时，它们就像Borromean环一样分开。最初在核物理中预测，这些引人注目的玻色子态很难观察到，但它们形成的“幺正”相互作用通常在当前的冷原子实验中实现。在那里，他们为一类新的宇宙物理学奠定了基础：两体相互作用几乎不可见，但三体效应允许出现一个基本上未知的多粒子束缚态新世界。理论上描述了三粒子系统的特征，数值上计算了小幺正团簇的基态性质，但宏观多体行为仍然未知。在这里，我们表明，使用路径积分蒙特卡罗算法支持的理论参数，酉玻色气体提出了一个一阶相变从正常的气体超流Efimov液体。可用维里系数很好地描述了正常气体。在么正性下，玻色子系统的相图在压力和温度的标度下是普适的。三相点将正常气体（超流Efimov液体）和第三相（常规超流气体）分离。这两个超流体相被临界线分开，临界线在高温下的临界点结束。这个丰富的相图应该允许一些实验协议，将探测这些普遍的正常气体之间的过渡，超流气体，超流Efimov液体。
2013-07-17 cond-mat.quant-gas
Superfluid hydrodynamics of polytropic gases:dimensional reduction and sound velocity
基于Bardeen-Cooper-Schrieffer-玻色-爱因斯坦凝聚体（BCS-BEC）中的双组分受限费米气体可以用流体力学方法描述的事实，我们用多方拉格朗日密度研究了这些系统--雪茄形和盘形两种构型.我们从波波夫拉格朗日密度开始，经过降维处理，得到控制这种系统动力学的方程。通过求解这些方程，我们研究了声速作为密度的函数，通过分析维数如何影响这个速度
2014-01-21 cond-mat.quant-gas math-ph math.MP
Revealing the Superfluid Lambda Transition in the Universal Thermodynamics of a Unitary Fermi Gas
通过高精度测量局部压缩性、密度和压力，我们观测到了强相互作用费米气体中的超流相变。我们的数据完全确定了强相互作用费米子的普遍热力学，而无需任何拟合或外部温度计。超流性的开始是在压缩性、化学势、熵和热容中观察到的。特别地，热容在$T_c/T_F = 0.167(13)$的临界温度下显示出特征性的类类双金属特征。这是自旋平衡原子费米气体中超流跃迁的第一个清晰的热力学特征。我们的测量为强相互作用费米子的多体理论提供了基准，这些理论与从高温超导到中子星状态方程的问题有关。
2011-10-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
First and second sound of a unitary Fermi gas in highly oblate harmonic traps
本文从理论上研究了有限温度下囚禁在高扁谐势阱中的幺正费米气体的第一和第二声模。根据Stringari和同事的想法{[}Phys. Rev. Lett. \textbf{105}，150402（2010）{]}中，我们认为这些模式可以通过简化的二维两流体流体动力学方程来描述。两种可能的方案-声波传播和呼吸模式激励-被认为是。我们计算的声波速度和离散的声音模式频率，作为温度的函数。我们发现，在这两个方案中，第一和第二声音模式之间的耦合是足够大的，以引起显着的密度波动，这表明第二声音可以直接观察到通过测量\textit{in-situ}密度分布。第二种声音呼吸模式的频率被发现是高度敏感的超流密度。
2014-10-06 cond-mat.quant-gas
Finite-temperature quantum fluctuations in two-dimensional Fermi superfluids
在具有连续对称性的二维系统中，Mermin-Wagner-Hohenberg定理排除了有限温度下的自发对称性破缺和凝聚。Berezinskiii-Kosterlitz无涡临界温度标志着从准凝聚和代数长程序的超流相到正常相的转变，在正常相，涡旋增殖完全破坏超流性。与三维超流体系统典型的传统非对角长程序相反，代数长程序是由量子和热涨落驱动的，在降维中强烈增强。出于这种独特的情况下，并通过最近的实验实现被困准二维费米子云，我们包括一个循环的高斯波动的理论描述的共振费米超流体在两个维度证明，第一声音，第二声音和临界温度强烈重整化，远离他们的平均场值。特别是，我们证明，在中间和强耦合制度，这些数量是从根本上不同的高斯波动时考虑。我们的单回路理论与最近的Berezinskiii-Kosterlitz无环临界温度实验数据吻合得很好。115，010401（2015）]和第一声速，给出了作为相互作用强度和温度的函数的第二声音的新颖预测，开放用于实验验证。
2016-01-14 cond-mat.quant-gas
Collective Modes in a Unitary Fermi Gas across the Superfluid Phase Transition
我们提供了一个联合的理论和实验研究的集体振荡的第一个声音的性质所表现出的高度拉长的谐波捕获费米气体在么正性，包括低于超流性的临界温度的区域。从最低轴向呼吸模式开始，较高节点激励的流体动力学频率显示出温度依赖性，这是从朗道双流体理论开始并使用状态方程的可用实验知识计算的。实验结果与理论预测符合得很好，首次证明了超流相变附近集体频率的温度依赖性。
2013-02-01 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Fluctuation-induced first-order superfluid transition in unitary $\mathrm{SU}(N)$ Fermi gases
Joint Institute for Nuclear Research（俄罗斯联合核研究所）
研究了SU(N)对称费米气体中超流相变，通过功能重整化群方法揭示N≥4时由涨落诱导的一阶相变，提供了临界温度和超流间隙及熵密度的定量预测。
2025-04-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Dynamics of shock waves in a superfluid unitary Fermi gas
利用序参量方程研究了超流幺正费米气体中排斥势引发的激波的形成和动力学。在理论框架中，由量子压力项介导的激波正则化过程是纯色散的。我们的结果与Joseph { \it et al}的实验结果一致。[Phys. Rev. Lett. { \bf 106}，150401（2011）]。我们发现，在实验中观察到的盒状密度峰由许多涡环，由于横向不稳定性的色散冲击波。此外，我们研究了从声波到亚音速冲击波的过渡，通过增加排斥势的强度，并显示出强烈的波前的传播速度的质的变化。在相对较小的强度区域，速度随着强度的增加而降低到声速以下，这是一种标度行为，而在较大的区域，速度几乎保持不变，这被发现是与涡环扩散的膨胀速度相同。
2015-01-01 cond-mat.quant-gas
Anomalous Doppler effect in superfluid and supersolid atomic gases
本文利用流体力学方法，推导了零温度下破缺伽利略不变性的超流体和超固原子气体中的反常多普勒效应，并通过理论计算与时间依赖模拟给出了定量估计。
2025-05-09 cond-mat.quant-gas
Surface Effects in the Unitary Fermi Gas
研究了超流幺正费米气体的扩展的Ef-F密度泛函。这个功能包括一个梯度项，这是必不可少的准确描述系统的表面效应，特别是与少量的原子，其中的C-Fermi（局部密度）近似失败。我们发现，我们的ETF泛函给出的密度分布与最近的Monte Carlo结果吻合良好，也与一个更复杂的超流密度泛函的基础上Bogoliubov-de Gennes方程。此外，利用扩展的超流体流体动力学方程，计算了幺正费米气体的集体表面振荡频率，发现四极和八极模强烈依赖于被囚禁原子的数目.
2009-09-12 cond-mat.quant-gas
First and second sound of a unitary Fermi gas in highly elongated harmonic traps
利用变分方法，我们给出了Stringari及其同事最近导出的囚禁在高度拉长的谐振势中的么正费米气体的简化的一维二流体动力学方程的完整解。\textbf{105}，150402（2010）{]}。我们计算了第一和第二声沿弱轴向囚禁势的离散模式频率，作为温度和超流密度形式的函数。我们表明，在第二声模式的密度波动，由于其耦合到第一声模式，是足够大的，以测量在目前的实验设置，如利用泰\textit{et al}。在因斯布鲁克大学，\textbf{110}，055303（2013）{]}。由于二次声波对超流密度的敏感性，二次声波频率的高精度测量为准确测量单元费米气体的超流密度提供了一种有希望的方法。
2014-10-06 cond-mat.quant-gas
Supplementary information to "Efimov-driven phase transitions of the unitary Bose gas"
在量子物理学中，Efimov三聚体是三个粒子的束缚态，当其中一个被移除时，它们就像Borromean环一样分开。最初在核物理中预测，这些引人注目的玻色子态很难观察到，但它们形成的“幺正”相互作用通常在当前的冷原子实验中实现。在那里，他们为一类新的宇宙物理学奠定了基础：两体相互作用几乎不可见，但三体效应允许出现一个基本上未知的多粒子束缚态新世界。理论上描述了三粒子系统的特征，数值上计算了小幺正团簇的基态性质，但宏观多体行为仍然未知。在这里，我们表明，使用路径积分蒙特卡罗算法支持的理论参数，酉玻色气体提出了一个一阶相变从正常的气体超流Efimov液体。可用维里系数很好地描述了正常气体。在么正性下，玻色子系统的相图在压力和温度的标度下是普适的。三相点将正常气体（超流Efimov液体）和第三相（常规超流气体）分离。这两个超流体相被临界线分开，临界线在高温下的临界点结束。这个丰富的相图应该允许一些实验协议，将探测这些普遍的正常气体之间的过渡，超流气体，超流Efimov液体。
2013-08-19 cond-mat.quant-gas
Superfluid critical velocity of an elongated harmonically trapped Bose-Einstein condensate
我们数值模拟实验的超流临界速度的细长，谐波捕获玻色-爱因斯坦凝聚体的报告[P。Atherton，Phys. Rev. Lett. 99，160405（2007）]。这些实验以恒定的速度扫过由光学偶极势形成的障碍物通过冷凝物的长轴。他们的结果发现，当障碍物速度超过$v\approx 0.3$ mm/s时，冷凝物的密度波动会增加，这表明超流临界速度大大低于平均速率。然而，我们的分析表明，恩格斯和阿瑟顿的实验观察实际上是一致的超流临界速度等于当地的声速。我们构建了一个模型的能量转移到系统的局部密度近似的基础上解释的实验观察，并提出和模拟实验，通过谐波捕获的冷凝物在当地的声速的一个恒定的分数扫描电位。我们发现，这会导致一个突然发作的激发以上的临界分数，在协议与朗道标准的超流性。
2019-09-30 cond-mat.quant-gas
Critical temperature and superfluid gap of the Unitary Fermi Gas from Functional Renormalization
本文利用泛函重整化群研究了酉费米气体的超流相变，目的是为了达到定量的精度。我们提取$T_{\rm c}/μ=0.38(2)$和$Δ/μ=1.04(15)$的临界温度和超流间隙在零温度下，分别在一个系统的改进截断的有效平均行动。与以前的方法相比，关键的新成分包括使用调节器，它可以切断频率和动量。我们将重整化效应的玻色子和费米子传播，包括高阶玻色子散射过程，并调查监管机构和规格参数依赖的误差估计。当改进截断时，比率$Δ/T_{\rm c}=2.7(3)$对玻色子和费米子的相对截止尺度变得不那么敏感。这项工作中开发的技术很容易推广到有限散射长度、较低维度和自旋不平衡的情况。
2013-12-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech nucl-th
Bulk viscosities for cold Fermi superfluids close to the unitary limit
我们计算了一个非相对论性超流体的体粘滞系数，它对应于一个接近么正性极限的费米子系统。我们认为，低温制度假设系统的输运性质占主导地位的声子。为了计算体粘滞系数，我们使用弛豫时间近似中的动力学理论和相应系统的低能有效场论。我们发现，三个独立的体粘滞系数，$ζ_1, ζ_2, ζ_3$，与不可逆流动消失的声子与线性色散定律。考虑一个动量项为立方项的声子色散律，我们发现在共形极限$ζ_1 = ζ_2=0$，而$ζ_3$不为零。在$1/a$的首阶中加入一个s波散射长度大但有限的共形破缺项$a$，得到$ζ_1 \propto 1/a$和$ζ_2 \propto 1/a^2$ .
2009-06-26 cond-mat.other cond-mat.quant-gas hep-ph
Effective field theory and dispersion law of the phonons of a non-relativistic superfluid
研究了最近提出的任意非相对论超流体声子的有效场论。在计算了单圈声子自能后，我们得到了低动量下低温T对声子色散定律的贡献，并看到这些贡献的实部可以参数化为声子速度的热修正。因为声子是声波的量子，在低动量时，它们的速度应该与声速一致。我们发现我们的结果在T^4ln（T）阶上与Andreev和Khalatnikov根据超流流体动力学方程和声子动力学理论预测的声速相匹配。我们还得到了T^4级的高阶修正，这在单纯地推动动力学理论计算时是无法再现的。最后，作为应用，我们考虑了么正极限下的冷费米气体，并找到了这类系统的低T相对于声速的修正的普遍表达式。
2010-08-27 cond-mat.quant-gas hep-ph
A model study on superfluidity of a unitary Fermi gas of atoms interacting with a finite-ranged potential
我们计算了与有限范围的Jost-Kohn势相互作用的单一费米气体原子的Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）态，该势最近被证明可以解释共振相互作用[2019 { \rm J. Phys. B：At.摩尔光学物理学} { \bf 52}，165004]。利用势的精确散射解，我们导出了两体${\mathbf T}$矩阵元，并利用它构造了动量空间中的BCS哈密顿量。我们目前的结果的能量和范围依赖的配对间隙和超流密度和范围依赖的化学势的散射长度的变化很大，包括单一的制度。在零程极限下，我们计算的费米能级能隙与平均场论计算的接触势能隙几乎相等。在零范围和幺正极限内，在间隙函数的半峰全宽上平均的平均间隙为$0.42 E_F$，这非常接近量子蒙特卡罗模拟的最新结果[2018 { \rm Phys. Rev.A} { \bf 97}，013601]。零量程极限的化学势也与接触势一致。
2021-11-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Decoupled sound and amplitude modes in trapped dipolar supersolids
本文理论分析环形阱中偶极量子气体跨越超流—超固体相变的元激发，阐明解耦的第一声、第二声与 Higgs 模式及其晶体—超流振荡关联，并提出实验探测方案。
2024-04-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
The contact in the unitary Fermi gas across the superfluid phase transition
一个被称为接触的量在具有短程相互作用的量子多体系统中起着重要作用。确定无限散射长度的幺正费米气体接触的温度依赖性一直是一个主要的挑战，不同的计算产生定性不同的结果。在这里，我们使用有限温度量子场蒙特卡罗（AFMC）方法的晶格内的正则系综计算的温度依赖的接触均匀自旋平衡的酉费米气体。我们外推到40、66和114个粒子的连续极限。我们观察到一个戏剧性的减少，在接触的超流体临界温度是从下面接近，然后逐渐弱减少，随着温度的增加，在正常阶段。我们的结果与最近的精密超冷原子气体实验非常一致。我们还提出了在连续极限中作为温度函数的幺正气体的能量的结果。
2019-06-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con hep-lat
Sound emission and annihilations in a programmable quantum vortex collider
在量子流体中，循环的量子化禁止了经典粘性流体中出现的涡旋旋流的扩散。然而，在超流体中加速的量子涡旋可能会将其能量损失为声辐射，就像电荷在发射光子时减速一样。涡旋能量的耗散是量子流体力学的核心问题，如量子湍流的衰减，与中子星、超流氦和原子凝聚等各种系统高度相关。几十年来，对不可逆涡旋动力学背后的基本机制的深入理解一直是一个目标，但由于缺乏确凿的实验特征，这一目标变得复杂。在这里，我们通过实现一个可编程的量子涡旋对撞机在一个平面，均匀的原子费米超流体与可调粒子间的相互作用来解决这一挑战。我们创建按需涡旋配置和监测其演变，利用我们的超冷费米气体的可访问的时间和长度尺度。工程碰撞内和之间的涡-antivortex对允许我们解耦的涡能量的松弛，由于声发射和与正常流体的相互作用，即相互摩擦。我们直接可视化如何湮灭的涡旋偶极子辐射超流体中的声脉冲。此外，我们的几个涡旋实验延伸到不同的超流制度表明，费米准粒子定位在涡核内显着的耗散，开辟了探索新的途径量子湍流衰减，涡涡。
2021-06-10 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Hybridization of first and second sound in a weakly-interacting Bose gas
利用朗道的双流体流体力学理论，我们研究了在均匀弱相互作用超流玻色气体中传播的声音模式的温度值，直到临界点。为了评估相关的热力学函数需要解决的流体动力学方程，包括超流密度的温度依赖性，我们使用Bogoliubov理论在低温和微扰方法的结果的基础上Beliaev图解技术在较高的温度。特别关注的杂交现象之间的第一和第二的声音，发生在低温的相互作用能的顺序，我们明确讨论的行为附近的杂交点的两个声速。
2015-09-09 cond-mat.quant-gas
Second sound in the BEC-BCS crossover
第二种声音是在量子液体的超流成分中传播的熵波。因为它是熵波，所以它探测量子液体的热力学性质，这些性质是确定的，例如，量子液体的粒子之间的相互作用强度和它们的温度。在这里，我们研究的第二声传播的大范围内的交叉之间的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）和巴丁-库珀-施里弗（BCS）超流体的相互作用强度。特别是，我们调查强相互作用的制度，目前的理论预测只存在于BEC，BCS和统一制度之间的插值。工作与超冷费米$^6$锂原子的量子气体与可调的相互作用，我们表明，第二声速变化只有轻微的交叉制度。我们获得更深入的了解到声音的传播和激发的第二声通过改变激励程序，其范围从一个突然的力脉冲到一个温和的加热脉冲在云中心。这些测量伴随着经典场模拟，这有助于解释实验数据。此外，我们确定了超流相的空间延伸，并估计了超流密度。在未来，这可能会被用来构建迄今为止未知的状态方程在整个交叉。
2020-03-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Zero density limit extrapolation of the superfluid transition temperature in a unitary atomic Fermi gas on a lattice
利用对涨落理论，研究了三维各向同性晶格上具有在位吸引相互作用的幺正费米气体的超流转变温度$T_c$随密度$n$的变化，从半充满到每晶胞$5.0\times 10^{-7}$.我们发现，除了在非常低的密度（$n^{1/3} <0.2$），其中$T_c/E_F$是线性的$n^{1/3}$，$T_c/E_F$表现出显着的高阶非线性依赖于$n^{1/3}$。因此，线性外推使用的结果在中间密度，如在典型的量子蒙特卡罗模拟导致一个显着低估的零密度极限的$T_c/E_F$。我们的结果，$T_c/E_F=0.256$，在$n=0$是受减少从粒子-空穴波动和非相干单粒子自能量修正。
2012-02-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Critical Zeeman Splitting of a Unitary Fermi Superfluid
根据最近在LKB Lhomond的实验结果，我们用费米能$ε_{\text F}$确定了均匀费米超流体在么正态下的临界塞曼能量分裂.基于超流相和正常相的通用状态方程，我们证明了存在两个临界场$H_{c1}$和$H_{c2}$，在这两个临界场之间，超流-正常混合相在能量上是有利的。导出了临界场和临界布居不平衡度$P_c$的普遍公式。我们发现了临界场和临界不平衡之间的普适关系：$H_{c1}=γξε_{\text F}$和$H_{c2}=(1+γP_c)^{2/3}H_{c1}$，其中$ξ$是普适常数，$γ$是巨正则系综中化学势不平衡的临界值。由于实验中测量了$ξ$、$γ$和$P_c$，因此我们可以在不知道极化正相状态方程细节的情况下确定临界塞曼场。利用LKB-Lhomond的实验数据，我们发现了$H_{c1}\simeq0.37ε_{\text F}$和$H_{c2}\simeq0.44ε_{\text F}$。我们的结果作为塞曼场$H/ε_{\text F}$的函数的偏振$P$是从实验中提取的数据符合得很好。我们还给出了一个估计的临界磁场的稀释中子物质的物质得到自旋极化，假设稀中子物质的属性接近的酉费米气体。
2011-04-02 cond-mat.quant-gas nucl-th
Life Cycle of Superfluid Vortices and Quantum Turbulence in the Unitary Fermi Gas
幺正费米气体（UFG）提供了一个独特的机会来研究强相互作用的费米超流体中的量子湍流的实验和理论。它产生于精确和受控的实验，并承认唯一的动力学微观描述通过时间相关的密度泛函理论（DFT）-除了稀释玻色子气体-的交叉和重新连接的超流体涡旋线费曼在1955年提出的是在零温度下的超流体量子湍流的起源。我们演示了如何通过使用完善的实验技术：激光搅拌和相印可以产生各种涡流配置。麻省理工学院研究小组展示的新成像技术[Ku et al. arXiv：1402.7052]应该能够直接可视化这些交叉和重新连接，比迄今为止在液氦中进行的更详细。我们展示了在UFG中的涡旋的形成和动力学中的陷阱的几何形状所起的关键作用，以及如何使用激光搅拌和相位印记来创建具有量子湍流开始的清晰签名的涡旋缠结。
2014-07-21 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Collective modes in the anisotropic unitary Fermi gas and the inclusion of a backflow term
本文研究了各向异性简谐禁闭下受约束的幺正费米气体的集体模随原子数的变化。我们使用扩展的超流流体动力学方程，其中考虑到一个色散冯Weizsacker的状态方程中的条款。我们还讨论了在扩展超流拉格朗日量中引入回流项的情况以及这个反常项对声波和声子的Beliaev阻尼的影响。
2013-08-27 cond-mat.quant-gas
