中山大学罗乐团队在超冷原子p波相互作用的精密测量中取得重要进展

（通讯员陈裕霞）中山大学物理与天文学院罗乐教授团队在锂-6超冷费米气体中，精确测量并证实了p波费什巴赫共振中由自旋-轨道作用导致的偶极分裂反转现象，9月22日，相关成果发表在国际著名期刊《物理评论快报》（Physics Review Letters）。

超冷原子的量子散射是原子物理的前沿研究领域。与各向同性的s波不同，携带轨道角动量的p波散射呈各向异性，是冷原子体系中实现拓扑量子物态的关键因素。然而，精确测量p波共振极具挑战，通常需要对磁场环境进行百万分之一精度的调控

。

团队经过多年探索成功研发出高精度磁场控制与噪声抑制技术，将超冷原子所处约几百高斯磁场的噪声抑制至0.0001高斯量级。在此基础上，利用高分辨率原子损失谱方法，对锂-6超冷费米气体中的p波费什巴赫共振进行了细致扫描，在185高斯附近解析出间距仅3.5±0.1毫高斯的双峰结构。分子动量谱实验进一步揭示，p波相互作用中不同分子轨道的能级顺序强烈依赖于自旋构型，轨道-自旋的耦合方式形成了四种不同的共振能量(图1)。

这一结果揭示了自旋混合锂-6超冷费米气体中p波相互作用的微小结构，并发现全新的相互作用调控维度，对拓扑量子材料和量子模拟具有重要意义。

图1：p波轨道中自旋依赖的偶极-偶极相互作用示意图。(a) 自旋极化体系中， |ml|=1呈排斥势。(b) 自旋混合体系中，|ml|=1呈吸引势，导致能级反转。

中山大学2023级博士生彭帅、2024级博士生任丽君以及2023级硕士生彭思佳为论文共同第一作者，李佳明副教授和罗乐教授为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、中山大学高校基本科研业务费及深圳市科技项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1103/5nns-xkt4