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中美科研团队合作观测到自旋-电荷分离现象
中美研究团队自2018年开始合作,通过量子可积系统理论,在2020年得到一维超冷费米气体独特的分数化准粒子和自旋-电荷分离现象的精确结果

  记者20日从中国科学院精密测量科学与技术创新研究院获悉,该院管习文科研团队与美国莱斯大学科研团队合作,通过实验首次确定性观测到自旋-电荷分离的奇特现象。

  自旋-电荷分离是一维量子多体物理中独特的普适规律。通常在一维相互作用电子系统中,其低能激发可分离成两种彼此独立的集体运动模式:一种模式只携带自旋,另一种模式只携带电荷,这种奇特的现象称之为自旋-电荷分离。“朝永-拉亭戈液体理论”可以用来描述这种低能普适行为。

  管习文介绍,尽管这方面的研究有40多年历史,人们也在一维固体材料发现一些与自旋-电荷分离现象相关的证据,但是对于这种现象至今缺乏确定性实验验证。

  中美研究团队自2018年开始合作,通过量子可积系统理论,在2020年得到一维超冷费米气体独特的分数化准粒子和自旋-电荷分离现象的精确结果,并给出实验验证自旋-电荷分离现象的具体方案。其后,团队继续攻关,通过囚禁一维超冷原子实验,分别独立激发自旋和电荷的密度波,并测量其相互作用依赖的速度,成功观测到自旋-电荷分离的奇特现象,并发现该体系中由自旋反向散射引起的非线性朝永-拉亭戈液体效应。相关研究成果于2022年6月17日发表在《科学》上。

  据介绍,该项科研不但展现了量子多体物理中的典范,也为将来基于原子分子和光物理的精密测量科技提供了新思想。

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