中大新聞網(wǎng)訊（通訊員陳裕霞）中山大學(xué)物理與天文學(xué)院羅樂教授團(tuán)隊(duì)在鋰-6超冷費(fèi)米氣體中，精確測(cè)量并證實(shí)了p波費(fèi)什巴赫共振中由自旋-軌道作用導(dǎo)致的偶極分裂反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，9月22日，相關(guān)成果發(fā)表在國際著名期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（Physics Review Letters）。
超冷原子的量子散射是原子物理的前沿研究領(lǐng)域。與各向同性的s波不同，攜帶軌道角動(dòng)量的p波散射呈各向異性，是冷原子體系中實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔游飸B(tài)的關(guān)鍵因素。然而，精確測(cè)量p波共振極具挑戰(zhàn)，通常需要對(duì)磁場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行百萬分之一精度的調(diào)控
。
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年探索成功研發(fā)出高精度磁場(chǎng)控制與噪聲抑制技術(shù)，將超冷原子所處約幾百高斯磁場(chǎng)的噪聲抑制至0.0001高斯量級(jí)。在此基礎(chǔ)上，利用高分辨率原子損失譜方法，對(duì)鋰-6超冷費(fèi)米氣體中的p波費(fèi)什巴赫共振進(jìn)行了細(xì)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(jié)構(gòu)。分子動(dòng)量譜實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示，p波相互作用中不同分子軌道的能級(jí)順序強(qiáng)烈依賴于自旋構(gòu)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(jié)果揭示了自旋混合鋰-6超冷費(fèi)米氣體中p波相互作用的微小結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)全新的相互作用調(diào)控維度，對(duì)拓?fù)淞孔硬牧虾土孔幽M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(shì)。(b) 自旋混合體系中，|ml|=1呈吸引勢(shì)，導(dǎo)致能級(jí)反轉(zhuǎn)。
中山大學(xué)2023級(jí)博士生彭帥、2024級(jí)博士生任麗君以及2023級(jí)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(xué)基金、中山大學(xué)高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)及深圳市科技項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1103/5nns-xkt4
