Shear Viscosity in the Strong Interaction Regime of a p-wave Superfluid Fermi Gas
在超冷费米气体中，$p$波超流态是一种很有前途的自旋三重态和非$s$波配对态。本文利用Kubo方法研究了单组分$p$波超流体费米气体的低温剪切粘度。我们的研究是在费米超流体简化为复合玻色子系统的强耦合极限下进行的。考虑自能中的${{p}_{x}}$ -波Cooper通道，确定了粘性弛豫速率。与这些相互作用的弛豫速率计算作为温度的函数。它们的温度依赖性不同于$s$波超流体费米气体，这是由于$p$波超流体中的各向异性对相互作用的结果.我们的结果有助于理解这种各向异性如何影响这种非常规超流费米气体在低温极限下的输运性质。
2020-12-08 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Shear viscosity of a universal Fermi gas near the superfluid phase transition
我们精确地测量了共振相互作用费米气体的剪切粘度作为温度的函数，从近基态通过超流相变在临界温度$T_c$。使用迭代方法来反演数据，我们提取{ \it本地}剪切粘度系数$α_S(θ)$与降低温度$θ$，揭示以前隐藏的功能。我们发现，$α_S$开始迅速下降，$θ$下降远高于$T_c$，这表明，预制对发挥重要作用。此外，我们观察到导数$α_S'(θ)$在$T_c$处具有最大值。我们将局部数据与几种微观理论进行比较。最后，我们确定了剪切粘度与熵密度的局部比值。
2014-10-17 cond-mat.quant-gas
Phonon contribution to the shear viscosity of a superfluid Fermi gas in the unitarity limit
我们提出了一个详细的分析的贡献，小角度南武-戈德斯通玻色子（声子）碰撞的剪切粘度，$η$，在超流原子费米气体接近么正性极限。我们表明，实验值的剪切粘度系数熵比，$η/s$，在最低达到的温度下得到的假设声子给出的主要贡献$η$可以重现。考虑到$1 \leftrightarrow 2$过程，并考虑到实验系统的有限大小的声子的贡献进行评估。特别是，对于非常低的温度，$T \lesssim 0.1 T_F$，我们发现，声子是弹道和声子的剪切粘度的贡献是由发生在超流和正常相之间的界面处的过程。这一结果是独立的声子色散定律的详细形式，并导致两个可测试的预测：剪切粘度应与光阱的大小，它应该随着温度的降低而降低。对于更高的温度的声子色散定律的详细形式变得相关，在我们的模型中，我们发现，实验数据$η/s$可以重现假设声子有一个异常的色散定律。
2013-06-09 cond-mat.quant-gas hep-ph hep-th
Hall viscosity, orbital spin, and geometry: paired superfluids and quantum Hall systems
霍尔粘度，一个类似于霍尔电导率的非耗散输运系数，被认为是量子流体在带隙或拓扑相。我们中的一个人在以前的工作中发现的每个粒子的平均轨道自旋的关系是阐明的帮助下的例子，使用剪切变换和旋转的几何。对于磁场中的非相互作用粒子，有几种方法可以得出结果（即使在非零温度下），包括标准线性响应理论。参数的量化，和鲁棒性的霍尔粘度保持旋转不变性的哈密顿量的小变化，给出。绝热输运的数值计算进行检查量子霍尔系统的预测，与试验状态的良好协议。静态结构因子中的系数k^4也被考虑，并且被证明与轨道自旋精确相关，并且对旋转不变系统中的扰动也具有鲁棒性。
2011-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Shear viscosity due to phonons in superfluid neutron stars
假设$^1S_0$通道中存在中子对，计算了声子对超流中子星中剪切粘滞系数$η$的贡献。我们使用的玻尔兹曼方程修正的碰撞项，考虑到声子的二元碰撞。我们使用有效场论技术来提取声子散射率，写为系统的状态方程（EoS）的函数。我们的公式是相当普遍的，并可以用来提取剪切粘度由于二元碰撞的声子的其他超流体，如冷费米气体在幺正极限。我们发现，$η\propto 1/T^5$，比例因子取决于系统的EoS。我们的结果表明，声子的贡献$η$不能忽略，并可能有相关的影响，在不同的振荡模式的动力学的恒星。
2011-12-16 astro-ph.SR cond-mat.quant-gas hep-ph
Shear viscosity and imperfect fluidity in bosonic and fermionic superfluids
本文讨论玻色子和费米子超流体中剪切粘度与熵密度之比$η/s$。小的$η/s$与接近完美的流动性相关，并且流动性完美/不完美的更一般的测量受到许多团体的广泛关注。我们使用Kubo方法通过与准粒子相关的低温传输来具体解决这个比率。我们对玻色子超流体的分析利用了单圈Bogoliubov近似的框架，而对于费米子超流体，我们应用BCS理论及其BCS-BEC扩展。有趣的是，我们发现严格BCS和Bogoliubov超流体的输运性质具有非常相似的结构，尽管具有不同的准粒子色散关系。虽然对于单独的$η$，在幂律和指数温度依赖性之间存在显著的对比，但是两个系统的比率$η/s$更相似。具体来说，我们发现相同的线性依赖性（温度$T$的比例，逆寿命$γ(T)$）与$η/s \propto T/γ(T)$，对应于不完善的流动性。相比之下，在BCS-BEC超流体的幺正极限附近，结果非常不同，这与接近完美的流动性更一致。
2014-12-07 cond-mat.quant-gas
The molecular nature of superfluidity: Viscosity of helium from quantum stochastic molecular dynamics simulations over real trajectories
本研究通过对Lennard-Jones氦-4开展量子随机分子动力学模拟，发现量子液体粘度显著低于经典液体（最低温下约低5倍），并明确玻色-爱因斯坦凝聚是超流性的分子机制，为量子力学解释提供了启示。
2025-02-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Viscosity and scale invariance in the unitary Fermi gas
我们计算的单位费米气体的剪切粘度以上的超流转变温度，使用图表技术，从精确的久保公式。形式主义服从与尺度不变性相关联的沃德恒等式，这保证了体粘滞度相同地消失。对于剪切粘度，顶点校正和相关的Aslamazov-Larkin贡献被证明是至关重要的再现完整的玻尔兹曼方程的结果在高温，低逸度极限。频率依赖性剪切粘度$η(ω)$在大频率下呈现Drude型传输峰和幂律尾，其与Tan接触成比例。在传输峰的重量是由平衡压力，在协议的总和规则，由于泰勒和兰德里亚。在超流转变附近的峰宽是$0.5 T_F$的量级，从而使准粒子描述失效。静态剪切粘度和熵密度之间的比值$η/s$在超流转变温度附近呈现最小值，其值比弦论界限$\hbar/(4πk_B)$大约7倍。
2010-10-12 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
Vortex shedding patterns in holographic superfluids at finite temperature
本文利用全息模型研究有限温度超流体中移动障碍物引发的涡旋脱落，发现两种无量子对应的模式，并通过雷诺数和斯特劳哈尔数验证其与经典及量子系统的普适相似性。
2024-12-24 cond-mat.quant-gas hep-th
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
Dissipative superfluids, from cold atoms to quark matter
给出了超流体中耗散过程的一些结果。我们专注于费米子超流性和限制我们的分析声子的贡献，体粘度，剪切粘度和热导率。在足够低的温度下，声子的输运系数的主要贡献，如果所有其他的低能量激发的系统是带隙的。我们首先考虑一个接近幺正极限的冷费米原子系统。然后，我们转向夸克物质的超流相，它可以在重子密度很高的情况下实现。
2009-10-22 cond-mat.quant-gas hep-ph
Surface waves and bulk Ruderman mode of a bosonic superfluid vortex crystal in the lowest Landau level
本文确定并分析了在人工磁场中可压缩玻色超流体中形成的有限圆盘形二维涡旋晶体的集体简正模。利用微观Gross-Pitaevskii理论，在最低朗道能级近似下，生成了涡旋晶体的基态，并求解了小振幅集体振荡的Bogoliubov-de Gennes方程。我们发现手征表面波传播的频率大于散装Tkachenko模式。此外，我们研究了低频散装激发，并确定了扭转Ruderman模式，我们发现这是很好地描述了先前开发的低能量有效场论。
2022-10-20 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.atom-ph
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
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
Quantum viscosity and the Reynolds similitude in quantum liquid He-II
雷诺相似是流体力学中的一个重要概念，它指出具有相似几何形状的不同长度尺度的两种现象在物理上是相同的。流动特性通常以雷诺数${\cal R}$（无量纲，不可压缩流体中惯性力与粘性力之比）的统一方式确定。例如，在流体中移动的具有相似形状的物体的阻力系数$c_D$由通用函数${\cal R}$表示。某些研究引入了类似的无量纲数，即超流雷诺数${\cal R}_s$，以表征超流中的湍流。然而，由于原始理论适用于粘性流体，因此相似性对无粘量子流体的适用性是不平凡的。本研究提出了一种方法来验证的相似性，利用现有的实验技术在量子液体He-II。一个高度精确的$c_D$和${\cal R}_s$之间的关系，得到的终端速度的宏观机构下降在He-II在有限的温度跨越努森（弹道）和流体动力学制度的热激发。超流体中的雷诺相似可以促进经典流体力学和量子流体力学的统一发展。
2023-02-14 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Vortex Lattices in Binary Mixtures of Repulsive Superfluids
我们提出了一个扩展的框架中介绍的[1]来处理多组分系统，表明新的自由度是必要的，以获得所需的边界条件。然后，我们将这个扩展的框架应用于耦合的Gross-Pitaevskii方程，以研究具有相等质量的两组分系统的基态，从而将先前在最低Landau极限[2]中的工作扩展到Gross-Pitaevskii理论中的任意相互作用。我们发现，远离最低朗道能级极限，占主导地位的涡旋晶格由两个交错的三角形晶格。最后，我们推导出一个线性关系，它准确地描述了强相互作用制度的相边界。
2017-12-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Statistics of Quantum Turbulence in Superfluid He
本文根据我们目前对量子湍流统计的理解，以及正在进行的大量的分析、数值和实验研究的结果，综述了超流$^4$ He和$^3$ He大尺度空间均匀定态湍流中的下列问题：1）正常和超流速度分量的能谱; 2）正常和超流速度的交叉关联函数; 3）相互摩擦和粘性引起的能量耗散; 4）正常和超流组分之间的能量交换; 5）高阶统计量和非线性效应。讨论了湍流的统计特性在不同类型的流动：同向流的$^4$他;湍流$^3$他与层流正常流体;纯超流和逆流的He-4。
2016-08-04 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Effective field theory of a vortex lattice in a bosonic superfluid
利用玻色子-涡旋对偶性，我们建立了玻色子伽利略不变可压缩超流体中二维涡旋晶格的低能有效理论。激发谱包含一个带隙的Kohn模和一个在低动量下具有二次色散关系的椭圆偏振Tkachenko模。外旋打破宇称和时间反演对称性，并引起霍尔响应。我们提取的粒子数电流和应力张量的线性响应，并研究它们之间的关系，遵循伽利略对称性。我们认为，基本粒子和涡旋不耦合到自旋连接，这表明霍尔粘度在零频率和动量在涡旋晶格中消失。
2018-09-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con hep-th
Zero-point energy of a trapped ultracold Fermi gas at unitarity: squeezing the Heisenberg uncertainty principle and suppressing the Pauli principle to produce a superfluid state
Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, University of Oklahoma（俄克拉荷马大学霍默·L·道奇物理与天文学系）
研究通过微观动力学分析超流态的零点能，揭示海森堡和泡利原理在确定最低量子态特性中的作用。
2026-02-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dissipation anomaly in a turbulent quantum fluid
当湍流强度增加时（通过增加雷诺数，例如通过降低流体的粘度），动能的耗散率降低，但不会渐近地趋于零：随着越来越小的涡流结构的产生，它逐渐趋于非零常数。这个基本性质，称为耗散反常，有时也被称为湍流第零定律。在液氦的背景下，在粘度消失的极限（在经典流体中纯粹是假设的）会发生什么的问题获得了特殊的物理意义，液氦是一种量子流体，在实验室可实现的低温下变得有效无粘性。通过进行数值模拟和识别超流雷诺数，在这里，我们显示了一个超流模拟的经典耗散异常的证据。我们的数值计算确实表明，随着超流雷诺数的增加，越来越小的结构上产生的量子涡线上的超流涡被限制，平衡的效果越来越弱的耗散。
2023-03-07 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Microscopic Approach to Shear Viscosities in Superfluid Gases: From BCS to BEC
我们计算的剪切粘度，$η$，在一般温度$T$，在BCS-BEC交叉计划，这是证明符合守恒定律。$η$的研究是重要的，因为它通过揭示激发光谱来约束微观理论。一个正常状态的配对间隙的开始和对自由度的贡献意味着，在低$T$的$η$变小，而不是表现出由大多数其他预测的回升。使用局域密度近似，我们发现相当合理的协议与刚刚公布的实验。
2010-12-13 cond-mat.quant-gas
Phase diagram for the trapped p-wave fermionic superfluid with population imbalance
研究了费米气体中自旋三重态p波超流与总自旋投影$m_s=0$在费什巴赫共振中的配对问题.我们允许不平衡的人口，并考虑到由于存在的抛物线捕获潜力的影响。在平均场近似的一个和两个通道的配对模型，我们表明，取决于从中心的陷阱至少有两个超流态的距离将具有最低的能量。在一个陷阱中出现的超流壳层，其p波超流序参量的三个角分量中可能有两个等于零。
2016-12-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Trapped phonons
我们分析了限制几何形状对南武-戈德斯通玻色子（声子）对超流体剪切粘度$η$的贡献的影响。为了说明的目的，我们研究一个简化的系统组成的半径为$R$的圆形边界，限制二维稀薄气体的声子。考虑到麦克斯韦型条件，我们表明，声子不与边界平衡，不镜面反射施加剪切应力的边界。在这种情况下，可以定义有效（弹道）剪切粘度系数$η\propto ρ_{\rm ph} χR$，其中$ρ_{\rm ph}$是声子密度，而$χ$是表征边界处散射类型的参数。对于光学捕获的超流体，我们的结果证实了参考文献的发现。\cite{Mannarelli:2012su, Mannarelli:2012eg}，这意味着在非常低的温度下，剪切粘度与光阱的大小相关，并随着温度的降低而降低。
2013-01-25 cond-mat.quant-gas hep-ph
Superfluid (quantum) turbulence and distributed chaos
本文利用最近的直接数值模拟数据（He Ⅱ的HVBK两流体模型和低温下玻色-爱因斯坦凝聚体的Gross-Pitaevskii模型框架中的移动网格）研究了超流（量子）湍流中的分布混沌特性。结果表明，对于He II中的粘性（法向）速度场，粘性主导着分布混沌，其指数谱为$\exp(-k/k_β)^β$和$β= 2/3$ .对于超流分量，分布混沌由具有$β=1/2$（空间平移对称性-均匀性的软自发破缺）的涡度关联积分控制。对于非常低的温度，分布的混沌被调谐到大尺度相干运动：粘性（正常）组件被调谐到基本模式，而超流组件是亚谐调谐。对于Gross-Pitaevskii超流湍流，能谱的不可压缩部分（包含涡的贡献）也显示了由涡度相关积分（$β=1/2$）和次谐波调谐到大尺度相干运动主导的分布混沌。
2016-06-27 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
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
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
Magnon BEC and Spin Superfluidity: a 3He primer
玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是一种形成集体量子态的量子现象，其中宏观数量的粒子占据最低能态，因此受单个波函数支配。在这里，我们强调的BEC在磁子系统-磁振子的BEC，基本磁激发。磁振子BEC表现为旋进自旋的自发涌现态，其中所有自旋即使在非均匀磁场中也以相同的频率和相位旋进。我们以$^3$ He超流相的自旋旋进为例来考虑这种现象。这些相中的磁振子BEC具有自旋超流性的所有性质。相位相干旋进态属于相干量子态的范畴，它通过超流、超导、量子霍尔效应、约瑟夫森效应等宏观量子现象表现出来。
2009-04-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con hep-ph
Few-body precursor of the Higgs mode in a superfluid Fermi gas
我们证明了在谐波囚禁的费米气体中可以研究希格斯模的无阻尼少体前体。使用精确的对角化，最低的非线性模式的频率取决于非单调的相互作用的强度，在交叉区域中具有最小值。最小值随着粒子数的增加而加深，反映出该模式是超流相中多体希格斯模式的少体模拟，在量子相变点到正常相时具有消失的频率。我们表明，这种模式主要由时间反演对的相干激发，它可以通过调制的相互作用强度，例如在冷原子气体中使用费什巴赫共振选择性地激发。
2016-04-14 cond-mat.quant-gas
Quantum phase transition to unconventional multi-orbital superfluidity in optical lattices
轨道物理对于复杂凝聚态系统中的大量重要现象，如高温$_c$超导和非常规磁性，起着重要的作用。相比之下，超流体中的现象--特别是超冷量子气体--通常可以用最低轨道和实序参量来描述。在这里，我们报告了一个新的多轨道超流相的观察与{ \it复杂}序参量在二元自旋混合物。在这种非常规的超流体中，复序参量的局部相角在相邻的格点之间连续扭曲。这种扭曲的超流量子相的性质是实验中使用的六方光晶格的石墨烯类能带结构所青睐的p轨道的相互作用诱导的混合物。我们观察到正常超流（NSF）和扭曲超流相（TSF）之间的二阶量子相变，并伴随着动量空间中的对称性破缺。实验结果与计算的相图一致，并从根本上揭示了量子气体混合物中轨道超流性的新方面。我们的研究可能会弥合传统超流性和复杂的轨道物理现象之间的差距。
2011-04-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Collective modes of p-wave superfluid Fermi gases in BEC phase
研究了零温下超流原子费米气体的低能模。详细研究了超流相的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）侧。假设原子只处于一种内部状态，因此对于充分稀释的气体，费米子配对可以被认为只在l=1的通道中有效。与前人对费米体系中p波超流性的研究一致，我们发现$p_x+ip_y$相代表了Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）和BEC侧的最低能态.我们的计算表明，在低能量下，可以出现三个分支的集体模式，具有不同种类的色散关系：声子类模式，单粒子类模式和带隙模式。与相应的旋量玻色凝聚体的Bogoliubov激发的比较。它们以高精度再现了p波超流费米气体激发模的色散关系。
2015-06-08 cond-mat.quant-gas nucl-th
