論文の概要: Probing the Fermi Sea Topology in a Quantum Gas

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.23353v1
• Date: Fri, 28 Nov 2025 17:01:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.98927
• Title: Probing the Fermi Sea Topology in a Quantum Gas
• Title（参考訳）: 量子気体中のフェルミ海トポロジーの探索
• Authors: Cyprien Daix, Pok Man Tam, Maxime Dixmerias, Joris Verstraten, Tim de Jongh, Bruno Peaudecerf, Charles L. Kane, Tarik Yefsah,
• Abstract要約: パウリの排他原理はフェルミオンに異なる量子状態の占有を強制する。 最近の理論では、相互作用しないフェルミ粒子に対して、$D$-次元フェルミ海のオイラー特性が$D$+1-点密度相関で符号化されていると予測されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Pauli's exclusion principle forces fermions to occupy distinct quantum states, creating a filled region of momentum space at low temperature, the Fermi sea, whose topology governs the system's response to perturbations and the nature of its correlation functions. Recent theory predicts that for non-interacting fermions, the Euler characteristic of a $D$-dimensional Fermi sea -- the topological invariant that describes its shape -- is encoded in its ($D$+1)-point density correlations. Here we experimentally demonstrate this connection in a two-dimensional degenerate gas of neutral $^{6}$Li atoms using single-atom-resolved imaging. By measuring three- and four-point connected density correlations in real space, we directly extract topological invariants of the underlying Fermi sea, including the Euler characteristic. Our results are in remarkable agreement with ideal-gas predictions, despite the presence of sizeable interactions, and establish a new pathway for probing many-body topology through correlation measurements.
• Abstract（参考訳）: パウリの排他原理はフェルミオンに異なる量子状態の占有を強制し、低温で運動量空間の満たされた領域を形成し、そのトポロジーは系の摂動に対する応答と相関関数の性質を支配している。 最近の理論は、相互作用しないフェルミ粒子に対して、その形状を記述する位相不変量である$D$-次元フェルミ海のオイラー特性が、その$D$+1の点密度相関で符号化されていることを予測している。 ここでは、単一原子分解イメージングを用いて中性$^{6}$Li原子の2次元縮退気体中でこの結合を実験的に実証する。 実空間における3点と4点の連結密度相関を測定することにより、オイラー特性を含むフェルミ海の位相不変量を直接抽出する。 この結果は,大きな相互作用が存在するにもかかわらず,理想気体予測と顕著な一致を示し,相関測定により多体トポロジを探索するための新たな経路を確立した。

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