Thermal conductivity of superfluid $^3$He-B in a tubular channel down to 0.1$T_c$ at the $^4$He crystallization pressure
我们研究了超流$^3$ He在2.5 mm有效直径和0.15 m长的通道连接我们的实验组件的两个体积的热导率。主容积包含不同比例的纯固体$^4$ He、纯液体$^3$ He和饱和液体$^3$ He-$^4$ He混合物，而单独的热交换器容积容纳烧结物并填充有液体$^3$ He。该系统外部冷却的铜核退磁阶段，并作为一个选项，内部的绝热熔化固体$^4$他在主体积。在转变温度$T_c$以下的超流体的逆流效应导致在$T_c$处观察到的最高电导率比正常流体的电导率大约5倍。一旦流体动力学贡献在低于$0.5T_c$时几乎消失，我们首先观察到几乎等于$T_c$处正常流体值的几乎恒定的电导率。最后，在低于约$0.3T_c$时，电导率朝着较低温度迅速下降。
2019-11-27 cond-mat.other
Insulator to superfluid transition in coupled photonic cavities in two dimensions
利用随机级数展开量子蒙特卡罗方法，系统地研究了二维正方晶格上的光子耦合腔系统。基态相图包含绝缘相，其具有被超流相包围的整数极化激元密度。超流密度的有限尺寸标度被用来精确地确定相边界。我们发现，临界行为是通用的，密度驱动的莫特超流转变的动力学指数$z=2$，没有特殊的多临界点与$z=1$在绝缘相叶的尖端（存在的情况下的玻色-哈伯德模型）。这证明了将极化激元描述为无结构玻色子的局限性。
2008-08-18 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Coupled normal fluid and superfluid profiles of turbulent helium II in channels
我们进行完全耦合的二维数值模拟的平面通道氦II逆流与涡线密度典型的实验。我们的方法的主要特点是包括反反应的超流涡的正常流体和固体边界的存在。尽管降低了维数，我们的模型是现实的，足以重现最近计算的三维通道的涡流密度分布。我们专注于粗粒超流和正常流体的速度分布，恢复正常的流体配置文件最近观察到采用基于激光诱导荧光的亚稳态氦分子的技术。
2015-11-09 cond-mat.other physics.flu-dyn
Three-Dimensional Coupled Dynamics of Two-Fluid Model in Superfluid $^4$He: Deformed Velocity Profile of Normal Fluid in Thermal Counterflow
对超流$^4$ He双流体模型中方形通道内热逆流的量子湍流耦合动力学进行了数值研究。我们将超流的涡丝模型和正常流体的纳维-斯托克斯方程结合起来。耦合动力学的模拟表明，超流湍流的正常流体的速度分布显着变形的涡变得密集。这一结果与最近进行的可视化实验是一致的。我们引入了一个无量纲的参数，其特征在于变形的速度剖面。
2018-03-15 cond-mat.other cond-mat.supr-con physics.flu-dyn
Influence of different mutual friction models on two-way coupled quantized vortices and normal fluid in superfluid $^4$He
本研究通过超流 $^4$He 双向耦合模拟，详细对比了 S2W 和 2W 两种相互摩擦模型在量子涡环传播、重连及热逆流中的表现，发现 S2W 在微观尺度更精确但需高分辨率，2W 适用于低分辨率复杂流动但预测的速度波动较低。
2024-10-17 cond-mat.other
Extremely efficient clocked electron transfer on superfluid helium
通过采用硅加工技术构建等效的电荷耦合器件（CCD），在微米级超流氦填充通道表面实现了前所未有的电子输运效率。强边缘场导致在二维中超过十亿次循环后不可检测的罕见转移失败。这种极其有效的传输是在120个通道中同时测量的，最多20个电子包，并下降到单个占用的像素。这些结果为在混合量子比特系统中大规模传输用于通信的计算量子比特或电子自旋量子比特指明了方向。
2011-07-20 cond-mat.other
Preparation and detection of d-wave superfluidity in two-dimensional optical superlattices
我们提出了一种利用超冷费米子原子在二维光学超晶格中产生和探测d波超流性的可控方法。我们的方案包括准备一个最近邻耦合的正方形斑阵或“超斑阵”阵列，并使用它们作为构建块来构建d波超流态。我们描述了如何使用这样的系统中的相干动力学演化实验探测配对机制。我们还推导出零温度相图的费米子在棋盘格（许多弱耦合的元格），并表明，通过调整元格间隧穿自旋相关或改变填充因子可以驱动系统进入d波超流相或库珀对密度波相。我们讨论了使用噪声相关测量实验探测这些阶段。
2008-06-02 cond-mat.other
Coflow turbulence of superfluid ${}^4$He in a square channel: Vortices trapped on a cylindrical attractor
本文采用涡丝模型对方形通道中同向流产生的量子化涡的动力学进行了数值模拟。与热逆流中超流体速度$v_{\rm s}$和正常流体速度$v_{\rm n}$沿相反方向流动的情况不同，在同向流中，$v_{\rm s}$和$v_{\rm n}$沿相同方向流动。热逆流中的量子湍流已经在理论和实验上进行了长期的研究，并揭示了它的各种特征，近年来，为了观察热逆流的不同特征，进行了同向流中的量子湍流实验。通过假设$v_{\rm s}$是均匀的，并且$v_{\rm n}$采取Hagen-Poiffille轮廓，这与实验中认为$v_{\rm n}$是湍流不同，我们计算了同向流湍流。对于$v_{\rm s} \simeq v_{\rm n}$，涡通过相互摩擦优先在圆柱表面聚集，即同向流湍流具有吸引子。涡旋被吸引的强度取决于温度和速度。随着从圆柱形吸引子中突出的涡旋继续缠绕在吸引子上，涡旋的长度增加。随着涡旋在吸引子上变得密集，它们通过相互排斥作用向吸引子内部扩散。然后，由涡诱导的超流速度剖面逐渐模仿正常流体的速度剖面。这是速度匹配的指示，速度匹配是同向流湍流的重要特征。
2016-06-01 cond-mat.other
Discontinuities in fourth sound waves in superfluid helium
研究了超流氦通道中第四声激波的形成。建立了不连续面的物理和数学条件。这些条件与第一和第二声波的情况有些不同。间断的速度与第四音的速度一致。温度和超流速度的跃变对于压力跃变都是一阶跃变。
2015-11-15 cond-mat.other
The structure of the ground superfluid state in a gas of Fermi atoms near the Feshbach resonance
在变分法的框架内，研究了费米原子气体在负散射长度下的费什巴赫共振附近的基态。起源超流态的结构由两个相干束缚的子系统形成。一个是封闭通道中的准分子系统，另一个是开放通道中的原子对系统。导出的方程组使我们能够描述的基态在任意大小的参数的属性。特别是，它允许一个找到一个缺口的频谱的单粒子费米激发和声速特征的一个分支的集体玻色激发。
2005-09-20 cond-mat.other
Fully Coupled Two-Fluid Dynamics in Superfluid $^4$He: Anomalous Anisotropic Velocity Fluctuations in Counterflow
通过数值模拟两种流体（量子化涡旋和正常流体）的三维完全耦合动力学，研究了超流$^4$ He的热逆流。我们分析了层流正常流体的速度波动所产生的相互摩擦与超流分量的量子湍流。流向波动表现出更高的强度和更长范围的自相关，相比横向的。异常波动与可视化实验一致[Mastracci等人，Phys. Rev. Fluids，第4卷，083305（2019）]，我们的结果证实了他们对各向异性波动的简单模型的分析。这一成功验证了完全耦合动力学模型的正确性，并为解决该双流体系统中的一些突出问题铺平了道路。
2020-04-12 cond-mat.other cond-mat.supr-con physics.flu-dyn
Coupled dynamics of quantized vortices and normal fluid in superfluid $^4$He based on lattice Boltzmann method
采用基于涡丝模型（VFM）和格子玻尔兹曼方法（LBM）的数值方法，研究了有限温度下超流$^4$ He中量子化涡旋与正常流体的耦合动力学. LBM允许我们仅使用局部操作来模拟流体流动，即，而不是直接求解Navier-Stokes（NS）方程;流体流被认为是晶格网格上的位置之间的介观粒子的对流。虽然He II的双流体性质使其流动复杂，但LBM中正常流体的颗粒状处理显着降低了复杂性。我们确认，通过比较直接NS模拟得到的结果，所提出的数值方法再现特征流结构。我们还表明，所提出的计算方法是适合的热逆流模拟与固体边界阐明热边界层附近的加热器在一个封闭的通道。
2021-10-14 cond-mat.other physics.flu-dyn
Logarithmic velocity profile of quantum turbulence of superfluid $^4$He
对数流速剖面是受槽壁影响的经典湍流最重要的统计规律。本文用数值方法证明了在通道中的纯正常流动下，超流在量子湍流中出现对数速度分布。我们研究了壁面对非均匀涡旋缠结的影响，发现了对数律的特征行为。
2015-08-06 cond-mat.other cond-mat.supr-con
The carrying of the surface electrons in quasi-one-dimensional system over superfluid helium in conditions of the negatively charged substrate
研究了衬底带负电荷的超流氦表面电子的准一维系统。电导率随温度的变化呈阶梯状，在低于1.3K的温度下，电导率随温度的变化呈阶梯状。在不同的实验中，阶梯的参数是不同的。这种依赖关系不能用经典的进位模型来解释，因为信道中存在散射。推测这种依赖性与窄沟道中电子输运的量子特性有关。
2012-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Microscopic response theory for strongly-coupled superfluid fermionic systems
建立了强耦合超流费米子系统响应的自洽微观理论。在Bogolyubov准粒子的基础上，将响应定义为两点两费米子关联函数，然后应用运动方程（EOM）方法，使用最一般的费米子哈密顿量和裸两体相互作用，也转换到准粒子空间。作为正常相的情况下的超流扩展，由此产生的EOM是Bethe-Salpeter-Dyson形式的静态和动态相互作用内核，其中前者决定的短程关联和后者是负责的长程的。与正常相位相比，两个核以及整个EOM具有双倍维度。通过集群分解的动力学内核的非微扰近似进行了讨论，主要集中在一个连续推导的准粒子-声子耦合变体的后一个内核，其中的声子（振动）是复合相关的两个准粒子状态统一的正常和配对模式。所发展的理论被用于原子核结构的应用，如各种通道中的核响应。特别是，有限振幅方法广义超越准粒子随机相位近似，考虑准粒子振动耦合，制定前瞻性计算在非球形核。
2022-12-30 cond-mat.other nucl-th
Quantum Turbulence Coupled with Externally Driven Normal-Fluid Turbulence in Superfluid $^4$He
量子湍流（QT）和正常流体湍流（NFT）的耦合动力学一直是量子流体力学的核心挑战，因为它被认为会导致QT的未解T2态。数值研究了热逆流中两种湍流的耦合动力学。NFT由外力驱动以控制其湍流强度，快速多极子方法加速了QT的计算。我们发现，NFT通过相互摩擦增强QT。QT的涡线密度$L$满足统计规律$L^{1/2} \approx γV_{ns}$，逆流速度为$V_{ns}$。所得到的$γ$与T2态的实验结果一致，验证了T2态是由NFT引起的观点。我们提出了一个理论上的洞察力之间的关系，这两个连续性。
2021-05-20 cond-mat.other cond-mat.supr-con physics.flu-dyn
Light Higgs channel of the resonant decay of magnon condensate in superfluid $^3$He-B
在超流体中，描述自发对称性破缺的序参量是粒子物理学标准模型中希格斯场的模拟。场振幅的振荡是有质量的希格斯玻色子玻色子，而方向的振荡是无质量的南武-戈德斯通玻色子。在大型强子对撞机上发现的125 GeV希格斯玻色子，与电弱能量标度相比是轻的，这导致了标准模型的“小希格斯”扩展的建议，其中轻希格斯出现为NG模式，由于违反了隐藏的对称性而获得质量。在这里，我们表明，这种轻希格斯粒子存在于超流体$^3$ He-B，其中三个Nambu-Goldstone自旋波模式之一获得小质量由于自旋轨道相互作用。其他模式成为光学和声学磁振子。我们观察到光学磁振子的玻色-爱因斯坦凝聚体到轻Higgs模的参量衰减以及光学磁振子到声学磁振子的衰减。在$^3$ He-B中观察到的南武-戈德斯通模式的轻希格斯粒子的形成，开启了这样一种可能性，即这种场景可以在其他系统中实现，在这些系统中，某些隐藏的对称性可能会被破坏，包括标准模型。
2015-11-17 cond-mat.other hep-ph
Critical Flow and Dissipation in a Quasi-One-Dimensional Superfluid
在普适临界现象理论的一个最著名的例子中，$^{4}$ He超流态的相变与具有$XY$对称性的经典自旋晶格中的铁磁性的开始属于相同的三维$\mathrm{O}(2)$普适类。在转变点以下，超流密度$ρ_s$和超流速度$v_s$随温度的幂律增加，该幂律由一个由标度不变性约束为相等的普适临界指数描述。随着维度向一维（1D）降低，预计增强的热和量子涨落会阻止长程有序，从而抑制超流性。我们测量了液氦在单个$30~$ nm长的纳米孔（半径从20 nm到3 nm）中的流量，并推导了其超流速度。当孔径减小到1D极限时，我们观察到：{ \it i）}超流速度的压力依赖性的抑制; { \it ii）} $v_{s}$的温度依赖性，令人惊讶的是，它可以在很宽的温度范围内很好地拟合为具有单指数的幂律;和{ \it iii）}对于低于$R \simeq 20$ ~nm的通道尺寸，临界速度作为半径的函数减小，这与在微米尺寸通道中观察到的情况形成鲜明对比。我们解释这些偏差散装行为信号交叉到准一维状态，其中一个关键的拓扑缺陷的大小被切断的通道半径。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Superfluid Optomechanics: Coupling of a Superfluid to a Superconducting Condensate
我们研究了超流$^4$ He的低损耗声学运动，参数耦合到一个非常低损耗的超导Nb，TE $_{011}$微波谐振器，形成一个克级，边带分辨，光机系统。我们证明了一系列的声学模式的检测与品质因数高达$7\cdot 10^6$。在较高的温度下，最低的耗散模式是由一个固有的三声子过程的限制。在低于10 mK的温度下，同位素纯化的样品中可能存在接近$10^{11}$的声学品质因数。这种类型的系统可用于研究宏观量化运动，并作为极弱位移和力的超灵敏传感器，例如连续重力波源。
2013-08-09 cond-mat.other physics.optics quant-ph
