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物理:強く相互作用するフェルミ気体の渦と超流動

Nature 435, 7045 doi: 10.1038/nature03858

量子縮退したフェルミ気体は、強く相互作用するフェルミオンを研究するのに極めて適した系である。このような気体は、超伝導体、中性子星、あるいは初期宇宙のクォーク・グルーオンプラズマなど他のフェルミ系とは対照的に低い密度を持ち、また、その相互作用は非常に幅広い範囲にわたって正確に制御できる。フェルミ気体に関する今までの実験によって、フェルミオンのペアは凝縮することが明らかにされている。このような研究結果は超流動を仮定した予測結果と矛盾しないが、超流動体挙動であることを証明するのはむずかしい。本論文では、超流動を示す決定的な証拠となる、強く相互作用する回転フェルミ気体における渦格子の観察結果を報告する。フェッシュバッハ共鳴点近くにある2個の6Liフェルミオン間の相互作用、つまりペアリングの強さは外部磁場によって制御できる。その結果、分子のボース・アインシュタイン凝縮体から、緩く束縛されたペアのバーディーン・クーパー・シュリーファー超流動体へのクロスオーバーを研究することが可能になる。このクロスオーバーに伴って新しい形の超流動が現れ、これから高温超伝導体を理解する鍵が得られる。

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