論文の概要: Evidence for Bosonization in a three-dimensional gas of SU($N$) fermions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/1912.12105v3
- Date: Thu, 17 Dec 2020 09:10:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-09 23:36:28.717717
- Title: Evidence for Bosonization in a three-dimensional gas of SU($N$) fermions
- Title（参考訳）: SU($N$)フェルミオンの3次元気体におけるボゾン化の証拠
- Authors: Bo Song, Yangqian Yan, Chengdong He, Zejian Ren, Qi Zhou and Gyu-Boong
Jo
- Abstract要約: SU($N$) フェルミオンイッテルビウムガス中の3次元でN$を調整可能なボゾン化の直接証拠(3D)を報告する。
スピン当たりの接触は、我々の理論的予測と一致した低空隙状態の1/N$スケールの定数に近づく。
我々の研究は、任意の一般次元における内部自由度を調整することによって、ボゾン統計とフェルミオン統計を交換するために、高度に制御可能な量子シミュレータを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.5318102301220815
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Blurring the boundary between bosons and fermions lies at the heart of a wide
range of intriguing quantum phenomena in multiple disciplines, ranging from
condensed matter physics and atomic, molecular and optical physics to high
energy physics. One such example is a multi-component Fermi gas with SU($N$)
symmetry that is expected to behave like spinless bosons in the large $N$
limit, where the large number of internal states weakens constraints from the
Pauli exclusion principle. However, bosonization in SU($N$) fermions has never
been established in high dimensions where exact solutions are absent. Here, we
report direct evidence for bosonization in a SU($N$) fermionic ytterbium gas
with tunable $N$ in three dimensions (3D). We measure contacts, the central
quantity controlling dilute quantum gases, from the momentum distribution, and
find that the contact per spin approaches a constant with a 1/$N$ scaling in
the low fugacity regime consistent with our theoretical prediction. This
scaling signifies the vanishing role of the fermionic statistics in
thermodynamics, and allows us to verify bosonization through measuring a single
physical quantity. Our work delivers a highly controllable quantum simulator to
exchange the bosonic and fermionic statistics through tuning the internal
degrees of freedom in any generic dimensions. It also suggests a new route
towards exploring multi-component quantum systems and their underlying
symmetries with contacts.
- Abstract（参考訳）: ボーソンとフェルミオンの境界をぼやかすことは、凝縮物物理学から原子、分子、光学物理学、高エネルギー物理学まで、様々な分野の興味深い量子現象の中心にある。
そのような例の1つは、su($n$)対称性を持つ多成分フェルミ気体で、大きなn$極限においてスピンレスボソンのように振る舞うことが期待され、多くの内部状態はパウリの排他原理から制約を弱める。
しかし、su($n$)フェルミオンのボゾン化は、正確な解が存在しない高次元において決して確立されていない。
ここでは, SU($N$) フェルミオンイッテルビウムガス中のボゾン化の直接的証拠を3次元でチューナブルな$N$で報告する(3D)。
我々は、運動量分布から希薄な量子ガスを制御する中心的な量である接触を測定するとともに、スピン当たりの接触が、我々の理論的な予測と一致する低公準状態における1/N$スケールの定数に近づくことを発見した。
このスケーリングは熱力学におけるフェルミオン統計の消滅する役割を意味し、単一の物理量を測定することによってボゾン化を検証することができる。
我々の研究は、任意の一般次元における内部自由度を調整し、ボソニック統計とフェルミイオン統計を交換する、高度に制御可能な量子シミュレータを提供する。
また、多成分量子系とそれに基づく接触対称性を探索する新たな経路も提案されている。
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