多分量超冷原子的超流和稳定性研究

As one of the most peculiar phenomena in nature, superfluid has always been an important subject in condensed matter physics. With the continuous progress of cold atomic experiment technology, the Bose-Einstein condensation and superfluidity of multicomponent atoms have been realized. At present, many important advances have been made in the study of novel quantum states in multicomponent ultrcold atomic systems. However, the researches on its superfluidity are still insufficient. On the basis of detailed investigation of the scientific problems in this field, this project focuses on the superfluid characteristics of multicomponent systems, which mainly inlude generalizations of some exact relations in Bose liquids (such as Bogoliubov 1/q^2 theorem, Hugenholtz-Pines theorem, etc.); constructions of hydrodynamic mechanics; superfluidity of fermion atoms and instability mechanism of multi-component atomic superfluidity. In this project, we will get a series of exact relationships that do not depend on the interaction strength of the multi-component superfluid system. At the same time, hydrodynamic equations are set up to describe the macroscopic physical quantities of the system. These studies will provide a basis for the understanding of the superfluidity of multicomponent systems.

作为自然界中最为奇特现象之一，超流一直都是凝聚态物理研究的重要课题。 随着冷原子实验技术的不断进步，人们已经实现了多分量原子的玻色-爱因斯坦凝聚和超流。目前，人们对多分量超冷原子体系中新奇量子态研究已经取得诸多重要进展，然而对其超流特性的研究还很不足。在详细调研本领域存在的科学问题的基础上，本项目主要集中研究多分量体系的超流性质，探索玻色液体中精确关系的推广，特别是Bogoliubov 1/q^2 定理、 Hugenholtz-Pines定理的推广；建立描述多分量超流体系的流体力学方程；探索多分量费米原子超流体系的性质和超流体系不稳定性形成的机制等。在本项目中，我们将得到多分量超流体系中一系列不依赖于相互作用强度的精确关系；同时建立起描述体系宏观物理量的流体力学方程。这些研究将为人们认识多分量体系的超流性质提供基础。

作为自然界中最为奇特现象之一，超流一直都是凝聚态物理研究的重要课题。 随着冷原子实验技术的不断进步，人们已经实现了多分量原子的玻色-爱因斯坦凝聚和超流。目前，人们对多分量超冷原子体系中新奇量子态研究已经取得诸多重要进展，然而对其超流特性的研究还很不足。在详细调研本领域存在的科学问题的基础上，本项目主要集中研究多分量体系的超流性质，探索玻色液体中精确关系的推广，特别是Bogoliubov 1/q^2 定理、 HugenholtzPines定理的推广；建立描述多分量超流体系的流体力学方程；探索多分量费米原子超流体系的性质和超流体系不稳定性形成的机制等。在本项目中，我们将得到多分量超流体系中一系列不依赖于相互作用强度的精确关系；同时建立起描述体系宏观物理量的流体力学方程。我们还研究了一维平带体系的束缚态问题；发现了在一维体系中的短程势阱可以诱导无限个束缚态。与此同时，我们发现在一维平带体系中，存在连续谱中束缚态，即BIC（Bound states in Continuum）的存在。在平带中，对少体束缚态的研究将会为平带中的多体物理提供有价值的参考。例如，在平带中，我们发现势垒和势阱都会导致束缚态的形成。这预示着，平带体系对于排斥相互作用和吸引相互作用都是不稳定的。从而为理解平带中排斥相互作用（如电子-电子之间的库伦势）的超导/超流等问题提供指引。