二维正方格点阵中的极化子和双极子
摘要：准粒子及其相互作用是我们理解量子多体系统的关键。近年来，冷原子量子模拟实验证明了对于孤立准粒子的理解，但迄今为止，它们在相互作用和可能的束缚态方面提供的信息有限。在本研究中，我们展示了如何通过在二维晶格中浸泡移动杂质于玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)中来解决这个问题。首先，我们研究了单个杂质的能谱特性，并除了已知于连续气体中的吸引和斥离极化子外，还发现了一种新型准粒子，即在斥离玻色子-杂质相互作用下稳定存在的准粒子。我们计算了极化子的空间特性，发现在斥离和吸引相互作用中，在杂质位置有更高的玻色子密度。然后，我们导出了一个描述通过BEC中的密度振荡交换相互作用的两个极化子的有效薛定谔方程，该方程考虑了强烈的杂质-玻色子两体相关性。利用这一方程，我们表明两个极化子之间的有效相互作用的吸引性质，加上晶格的二维性质，导致了束缚态的形成——即双极子。我们研究了双极子的波函数，发现基态在粒子交换下对称，因此对于玻色性杂质是相关的，而第一激发态在粒子交换下是反对称的，并且具有两重简并，对费米性杂质而言是相关的。我们的结果表明，光学晶格中的量子气体显微镜技术是探索极化子的空间特性以及最终观察到难以捉摸的双极子的有前途的平台。
作者：Shanshan Ding, G. A. Dom''inguez-Castro, Aleksi Julku, Arturo Camacho-Guardian and Georg M. Bruun
论文ID：2212.00890
分类：Quantum Gases
分类简称：cond-mat.quant-gas
提交时间：2023-05-31