一个国际物理学家团队对超冷原子的二维偶极气体中的BKT相变进行了重要观察。这项开创性的工作标志着我们对二维超流体在长程和各向异性偶极相互作用下行为的理解达到了一个重要里程碑。
最近的一项研究中，由香港科技大学物理系的乔圭奉教授领导的国际物理学家团队对超冷原子的二维偶极气体中的BKT相变进行了重要观察。这项开创性的工作标志着我们对二维超流体在长程和各向异性偶极相互作用下行为的理解达到了一个重要里程碑。
在传统的三维（3D）系统中，相变，例如冰融化成水，是由对称性的自发破缺所主导。然而，1970年代的开创性工作预测，二维（2D）系统可能会呈现出一种独特的拓扑相变，称为伯雷津斯基-科斯特利茨-汤勒斯（BKT）相变，其中涡旋-反涡旋对在没有传统对称性破缺的情况下驱动超流性，而相互作用在其中起着关键作用。从那时起，这一现象主要在具有短程各向同性接触相互作用的各种量子系统中进行研究。
与传统超冷气体中的接触相互作用不同，偶极相互作用遍及整个系统，创造出丰富的集体行为。该团队的实验展示了偶极相互作用如何修改BKT相变的临界参数。
乔教授表示：“偶极相互作用为量子多体现象带来了新视角，从微观上看，它们的相互作用是有方向且远程的，这意味着即便粒子之间相距较远，仍然会‘感知’彼此。这挑战了我们对低维中如何出现秩序的直觉。”他们的观察表明，在偶极气体中，二维超流体相变仍可以由BKT情景主导，而依赖于相互作用的相变点则受到偶极相对于法线方向的取向影响。
由乔教授领导的研究生何怡菲补充道：“二维偶极系统是一个长期寻求的平台，其中可以存在奇异相。在将所有偶极子对齐在平面时，我们观察到了二维偶极超流体中独特的非局部效应和各向异性密度-密度关联，尽管偶极相互作用是适中的。进一步增加偶极强度并观察系统在低维中如何自我组织将会非常有趣。”
