Шаги Шапиро в сильно взаимодействующих ферми-газах

Впервые учёные наблюдали знаменитые ступени Шапиро — ступенчатый квантовый эффект — в ультрахолодных атомах. В эксперименте переменный ток был приложен к джозефсоновскому переходу, образованному атомами, охлажденными почти до абсолютного нуля и разделенными чрезвычайно тонким барьером из лазерного света. Оказалось, что атомы смогли преодолеть этот барьер коллективно и без потери энергии. Они вели себя так, как если бы, благодаря квантовому туннелированию, барьер был прозрачным. По мере протекания осциллирующего тока через переход разница химических потенциалов между двумя сторонами изменялась не плавно, а увеличивалась дискретными, равномерно расположенными ступенями, подобно подъему по квантовой лестнице. Высота каждой ступени напрямую определяется частотой приложенного тока, и эти ступенчатые разности химических потенциалов являются атомным аналогом ступеней Шапиро в обычных джозефсоновских переходах. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Универсальное масштабирование Киббла–Зурека в атомной сверхтекучей жидкости Ферми

Механизм Киббла–Зурека (KZ) — это теоретическая структура, введенная физиками Томом Киббл и Войцехом Зуреком. Эта структура по сути описывает образование топологических дефектов, когда системы подвергаются неравновесным фазовым переходам. Исследователи из Сеульского национального университета и Института фундаментальных наук в Корее недавно наблюдали масштабирование KZ в однородном и сильно взаимодействующем ферми-газе при его переходе в сверхтекучее состояние. Их статья, опубликованная в журнале Nature Physics, может проложить путь для дальнейших экспериментальных исследований этой давней физической концепции. Центральное предсказание масштабирования KZ заключается в том, что количество квантовых вихрей должно масштабироваться по степенному закону относительно того, как быстро вы проходите через сверхтекучий фазовый переход. Настоящая изюминка исследования в том, что учёные наблюдали предсказанное поведение масштабирования KZ, используя как температуру, так и силу взаимодействия в качестве двух отдельных ручек управления.

Влияние тензорной силы на ядерную материю в релятивистской теории ab initio

Тензорная сила является важнейшим компонентом взаимодействия нуклон-нуклон (NN) и оказывает важное влияние на структурные и динамические свойства ядерной многочастичной системы. Начиная с реалистичного взаимодействия NN, учёные систематически изучают эффекты тензорной силы на уравнении состояния и энергии симметрии ядерной материи в рамках релятивистской теории Бракнера-Хартри-Фока (RBHF), которая является одним из важнейших релятивистских методов ab initio. Для энергий связи на частицу симметричной ядерной материи (SNM) и энергии симметрии эффекты тензорной силы привлекательны и более выражены вблизи эмпирической плотности насыщения. Для чистой нейтронной материи эффекты тензорной силы незначительны. Исследование показало, что сильная тензорная сила заставляет систему нейтрон-протон отклоняться от унитарного предела. Настраивая силу тензорной силы, разбавленный SNM располагается на унитарном пределе. При рассмотрении только взаимодействия в канале 3S1–3D1 энергия основного состояния разбавленного SNM оказывается пропорциональной энергии свободного ферми-газа с масштабным коэффициентом 0,38, что показывает хорошие универсальные свойства для четырехкомпонентного унитарного ферми-газа (спин-1/2 и изоспин-1/2). Работа опубликована в журнале Science Bulletin.