非阿贝尔规范场中的冷原子量子气体理论研究

利用光和原子相互作用的调控手段，模拟一个非阿贝尔规范场，并研究超冷原子相干物质波和非阿贝尔规范场相互作用导致的丰富的量子特性是冷原子物理中一个全新的研究方向。这一方向的实验研究刚刚起步，理论上也只有一些初步的结果。本课题将瞄准这一研究前沿，开展系统的理论研究，并为后续的实验工作提供指导。我们将研究非阿贝尔规范场中的玻色超流态的性质，基于我们之前对于其平均场基态的研究，我们将进一步研究其低能激发，量子相变和普适分类等；我们将结合Feshbach共振和BEC-BCS渡越的特点，研究费米子在非阿贝尔规范场中的超流性质和拓扑超流态，以及其低能和拓扑激发；我们还将研究光晶格和非阿贝尔规范场共同作用下的新量子物态，以及其中可能存在的不破坏时间反演的分数量子霍尔态等新物态。

该项目计划研究非阿贝尔规范场中的冷原子气体，包括具有自旋-轨道耦合的玻色、费米原子气体的多体性质，拓扑物态等。本项目顺利完成预定任务。在项目执行的2012-2015期间，共发表SCI论文28篇，其中Phys. Rev. Lett. 10篇，Nature Physisc两篇。这些文章中引用最高的三篇分别被引用327次(PRL 2012), 175次(PRL 2012), 102次(Int. J. Mod. Phys. B,综述论文)。项目执行期间在自旋-轨道耦合的费米气体的实验实现和强相互作用效应、玻色气体的集体激发和相图、和自旋-轨道耦合有关的少体问题、高自旋体系自旋-轨道耦合效应以及反常量子霍尔效应态的冷原子模拟等方面取得重要成果，多项理论预言被实验证实，并受邀在March Meeting, DAMAP meeting, BEC 2015, Few-body 21等多个重要国际会议上做特邀报告。培养博士生2名，项目执行期间出站博士后7名。举办重要国际会议三次。