中評社北京2月8日電／據光明日報報導，中國科學技術大學潘建偉、姚星燦、陳宇翱等人基於強相互作用的均勻費米氣體，首次觀測到了由多體配對產生的贋能隙。這項研究首次確立了配對贋能隙的存在，為高溫超導機理中的電子預配對假說提供了支持，向理解高溫超導機理邁出了重要一步，是利用量子模擬解決重要物理問題的一個範例。
“能隙的產生是超導的標誌性現象。在常規超導體中，能隙存在於超導相變溫度以下。隨著銅氧化物高溫超導體的發現，即使在超導相變溫度以上，能隙仍然能夠被觀測到，這種現象被稱為贋能隙。”姚星燦介紹。
據瞭解，贋能隙的起源和性質可以為解答高溫超導的機理問題提供關鍵線索。學術界普遍認為主要存在兩種可能的贋能隙機制：一是來源於超導相變溫度以上的電子多體預配對；二是來源於在高溫超導體中發現的多種量子有序相。但由於真實的高溫超導材料體系非常複雜，各種可能的機制來源相互競爭，一直無法明確究竟是何種機制在起作用。因此，能否在該體系中觀測到贋能隙，將成為對多體配對機制的決定性驗證。
經過多年的艱苦攻關，該研究團隊建立了超冷鋰－鏑原子量子模擬平台，實現了世界領先的均勻費米氣體的制備。“費米氣體是一個量子統計力學中的理想模型，指的是一群不相互作用的費米子。”姚星燦說。
研究團隊還發展了大磁場的穩定技術，比以往國際上的最優結果提升了一個數量級以上。在該超穩磁場下，研究團隊得以成功實現超冷原子動量可分辨的微波譜學技術。在此基礎上，研究團隊系統地測量了不同溫度下的么正費米氣體（一種強相互作用的量子費米氣體）的單粒子譜函數，並成功觀測到了贋能隙的存在，為電子預配對假說提供了支持。
該研究工作不僅推進了強關聯多體系統的研究，也為完善多體理論提供了重要的實驗依據。此外，該工作中發展的超冷原子量子調控技術為下一步研究其他重要的凝聚態物理現象，如單帶超流、條紋相、FFLO超流等奠定了技術基礎。
該成果2月8日凌晨以《么正費米氣體中贋能隙的觀測和量化》為題發表在國際學術期刊《自然》上。《自然》雜誌的審稿人一致認為，“這項工作解決了一個長期存在的重要物理問題，是量子模擬研究的里程碑進展”。 |
