光與物質相互作用對冷原子鐘等具有潛在應用價值

  近日，從中科院西安分院獲悉：日前，中國科學院國家授時中心張首剛、張曉斐研究員帶領的研究團隊與中國人民大學合作，在國際上首次從理論上預測了具有Rashba自旋軌道耦合的軟核超冷玻色凝聚體中具有手征性的超固態，在冷原子理論研究方面取得突破性進展，其相關成果發表在國際物理學頂級期刊《物理評論快報》上。

  光與物質相互作用對冷原子鐘

  超固態是科學家在上世紀六七十年代預言的一種奇異物質狀態，它同時具有固體和超流體的性質。我國科研人員研究了具有Rashba 型自旋-軌道耦合相互作用的玻色氣體在共心雙環外勢中的基態相圖及其量子相變，并探討了外部旋轉對系統物性的影響。發現自旋軌道耦合相互作用和旋轉可以分別作為兩個獨立的“開關”，用于獲得各種不同的基態相以及調控不同相之間的量子相變。開展了自旋軌道耦合偶極量子氣體的基態相圖及其量子相變，多分量凝聚體中的量子渦旋及其結構相變等研究。他們設計了一個全新的超冷原子系統，使超固體在自旋軌道耦合作用下表現出非平庸的量子流體動力特性和磁性特性。發現超固晶胞中的原子會沿某一方向自發地循環流動，在沒有外加旋轉的情況下自發產生了非零角動量，與磁性材料中的斯格明子晶格具有相似的非平庸拓撲自旋結構。這一發現使人類對自旋軌道耦合和超固現象有了新的認識，為探索和發現新奇量子態開辟了新的方向。

  這些研究進一步提高了對光與物質相互作用的認識，并對量子調控、精密物理測量、以及冷原子鐘等具有潛在的應用價值。相關研究工作得到了國家自然科學基金、中科院“西部之光”、中科院青促會等項目的支持。