科技日報合肥6月11日電(記者吳長鋒)記者從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校潘建偉院士及其同事陳宇翱、姚星燦與合作者組成的研究團隊，首次在玻色-愛因斯坦凝聚體中觀測到了極寬的d波勢形散射共振，并間接證明了d波分子超流的存在。這一實驗發(fā)現(xiàn)為超冷原子量子模擬研究帶來了全新的機遇和挑戰(zhàn)，同時也為研究高階分波相互作用主導的少體及多體量子物理鋪平了道路。日前該成果發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然·物理》上。

粒子間的碰撞散射是一種基礎(chǔ)而又重要的相互作用，無論是宇宙誕生之初的元素產(chǎn)生，還是日常生活中的化學反應(yīng)，原則上都可以用散射的量子理論來描述。根據(jù)散射波函數(shù)的對稱性，可以將散射過程分為各向同性的s波以及各向異性的p波、d波等高階分波。與s波散射相比，由高階分波主導的量子多體系統(tǒng)會展現(xiàn)出更為豐富有趣的現(xiàn)象，但由于高階分波的散射過程過于復雜，理論計算所需要的資源大大超過了經(jīng)典計算的能力，嚴重制約了對相關(guān)物理現(xiàn)象的理解。

研究團隊首次在玻色-愛因斯坦凝聚體中觀測到了一個極寬的d波勢形共振。他們發(fā)現(xiàn)，在散射共振附近，玻色愛因斯坦凝聚體的壽命仍高達數(shù)百毫秒，遠遠大于多體系統(tǒng)的平衡時間。因此，該d波共振同時具備超冷、寬共振帶寬、長壽命三大要素，為基于d波相互作用的量子模擬研究提供了一個絕佳的平臺。

進一步的研究發(fā)現(xiàn)，當掃描磁場以一定速率穿過共振點時，系統(tǒng)實現(xiàn)了原子和d波分子之間的相干轉(zhuǎn)化，自發(fā)出現(xiàn)了長壽命的集體激發(fā)振蕩。通過細致的測量該集體振蕩的頻率、振幅、原子數(shù)目與掃描磁場速率的關(guān)系，研究團隊證明了系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)存在大量的超冷d波分子。

這一研究結(jié)果，表明d波分子已經(jīng)形成了一種全新的量子物態(tài)——d波分子超流，也為未來研究d波分子超流奠定了基礎(chǔ)。