p波共振超冷原子气体中的超流研究

Ultracold atomic gases have become an excellent platform to simulate various quantum systems due to their amazing tunability, providing a powerful tool to condensed matter physics research. While the s-wave interacting ultracold atomic gases have been extensively studied in the past two decades, the p-wave counterpart, which has recently been realized in experiments, is less understood and demands further study. We aim to theoretically investigate superfluidity in ultracold atomic gases near a p-wave resonance, with a special focus on the strong-coupling limit. Non-perturbative field-theoretical calculations will be carried out for p-wave unltracold Fermi and Bose gases to analyze the existence and stability of possible p-wave superfluids in these systems. We will also discuss the implications of our results on cold atom experiments and other condensed matter systems, which might provide useful insights in understanding other p-wave physics including the p-wave superconductivity.

超冷原子气体由于其超强的可控性成为了模拟多种量子系统的理想平台，为凝聚态物理的研究提供了有力的工具。过去二十年内，人们深入研究了s波相互作用的超冷原子气体，但对于近期在实验上实现的p波超冷原子气体，我们的理解还很有限，亟待进一步的研究。本项目旨在从理论上研究p波共振附近的超冷原子气体中的超流性，并特别关注强耦合极限。我们将以p波超冷费米、玻色气体为研究对象，使用非微扰的场论方法分析此系统中p波超流的存在及稳定性，并探讨计算结果在冷原子实验及其他凝聚态物理系统中的应用。这也有望为理解包括p波超导电性在内的其他p波物理提供有益的启发。

近期在实验室中实现超冷原子之间可调节的高分波相互作用取得了许多进展，为研究高分波相互作用的量子多体物理提供了新的工具，也为相关的理论研究提出了新的要求。在本项目中我们研究了具有p波Feshbach共振的二维费米气体。由于体系在共振点附近具有很强的量子涨落，我们运用重整化群的方法系统计算了量子涨落效应。我们的结果显示体系在共振点附近会发生一阶相变，并且在共振点的两侧存在两个三相点。这与通常平均场近似给出的图像完全不同。此项工作为进一步研究p波共振费米气体提供了重要的信息。此外，受p波费米气体中的少体物理的启发，我们还研究了相对论性粒子中的类Efimov物理并讨论了其中可能存在的少体束缚态，为高能物理中的相关研究提供了有益的参考。