中大新聞網(wǎng)訊（通訊員陳裕霞）中山大學物理與天文學院羅樂教授團隊在鋰-6超冷費米氣體中，精確測量并證實了p波費什巴赫共振中由自旋-軌道作用導致的偶極分裂反轉現(xiàn)象，9月22日，相關成果發(fā)表在國際著名期刊《物理評論快報》（Physics Review Letters）。
超冷原子的量子散射是原子物理的前沿研究領域。與各向同性的s波不同，攜帶軌道角動量的p波散射呈各向異性，是冷原子體系中實現(xiàn)拓撲量子物態(tài)的關鍵因素。然而，精確測量p波共振極具挑戰(zhàn)，通常需要對磁場環(huán)境進行百萬分之一精度的調(diào)控
。
團隊經(jīng)過多年探索成功研發(fā)出高精度磁場控制與噪聲抑制技術，將超冷原子所處約幾百高斯磁場的噪聲抑制至0.0001高斯量級。在此基礎上，利用高分辨率原子損失譜方法，對鋰-6超冷費米氣體中的p波費什巴赫共振進行了細致掃描，在185高斯附近解析出間距僅3.5±0.1毫高斯的雙峰結構。分子動量譜實驗進一步揭示，p波相互作用中不同分子軌道的能級順序強烈依賴于自旋構型，軌道-自旋的耦合方式形成了四種不同的共振能量(圖1)。
這一結果揭示了自旋混合鋰-6超冷費米氣體中p波相互作用的微小結構，并發(fā)現(xiàn)全新的相互作用調(diào)控維度，對拓撲量子材料和量子模擬具有重要意義。
圖1：p波軌道中自旋依賴的偶極-偶極相互作用示意圖。(a) 自旋極化體系中， |ml|=1呈排斥勢。(b) 自旋混合體系中，|ml|=1呈吸引勢，導致能級反轉。
中山大學2023級博士生彭帥、2024級博士生任麗君以及2023級碩士生彭思佳為論文共同第一作者，李佳明副教授和羅樂教授為共同通訊作者。研究得到了國家自然科學基金、中山大學高?；究蒲袠I(yè)務費及深圳市科技項目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1103/5nns-xkt4
