近日，從中科院西安分院獲悉：日前，中國科學院國家授時中心張首剛、張曉斐研究員帶領(lǐng)的研究團隊與中國人民大學合作，在國際上首次從理論上預(yù)測了具有Rashba自旋軌道耦合的軟核超冷玻色凝聚體中具有手征性的超固態(tài)，在冷原子理論研究方面取得突破性進展，其相關(guān)成果發(fā)表在國際物理學頂級期刊《物理評論快報》上。

  光與物質(zhì)相互作用對冷原子鐘

  超固態(tài)是科學家在上世紀六七十年代預(yù)言的一種奇異物質(zhì)狀態(tài)，它同時具有固體和超流體的性質(zhì)。我國科研人員研究了具有Rashba 型自旋-軌道耦合相互作用的玻色氣體在共心雙環(huán)外勢中的基態(tài)相圖及其量子相變，并探討了外部旋轉(zhuǎn)對系統(tǒng)物性的影響。發(fā)現(xiàn)自旋軌道耦合相互作用和旋轉(zhuǎn)可以分別作為兩個獨立的“開關(guān)”，用于獲得各種不同的基態(tài)相以及調(diào)控不同相之間的量子相變。開展了自旋軌道耦合偶極量子氣體的基態(tài)相圖及其量子相變，多分量凝聚體中的量子渦旋及其結(jié)構(gòu)相變等研究。他們設(shè)計了一個全新的超冷原子系統(tǒng)，使超固體在自旋軌道耦合作用下表現(xiàn)出非平庸的量子流體動力特性和磁性特性。發(fā)現(xiàn)超固晶胞中的原子會沿某一方向自發(fā)地循環(huán)流動，在沒有外加旋轉(zhuǎn)的情況下自發(fā)產(chǎn)生了非零角動量，與磁性材料中的斯格明子晶格具有相似的非平庸拓撲自旋結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)使人類對自旋軌道耦合和超固現(xiàn)象有了新的認識，為探索和發(fā)現(xiàn)新奇量子態(tài)開辟了新的方向。

  這些研究進一步提高了對光與物質(zhì)相互作用的認識，并對量子調(diào)控、精密物理測量、以及冷原子鐘等具有潛在的應(yīng)用價值。相關(guān)研究工作得到了國家自然科學基金、中科院“西部之光”、中科院青促會等項目的支持。