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光格子から放出された縮退原子フェルミ気体中の自由フェルミオンアンチバンチング

Nature 444, 7120 doi: 10.1038/nature05319

量子系のノイズは、基本的にそれを構成する粒子の統計的性質と多体状態に支配される。例えば、光子やボソンの中性原子のようなボソン粒子で観測される相関ノイズは、揺らいでいる位相の古典場記述によって説明できる。しかし、フェルミオン粒子を検出するとき観測される反相関(「アンチバンチング」)には、古典的な対応現象がない。このようなフェルミオンアンチバンチングが観測されるのはまれであり、電子と中性子に限られていた。本論文では、中性フェルミオン原子のアンチバンチングを直接観測した結果を報告する。光格子から放出されたフェルミオン40K原子気体の多数の標準的な吸収画像の原子ショットノイズを分析して、トラップされた原子がもともと配列していた間隔に相当する距離のところで相関が低下していることがわかった。このような量子統計相関が検出されたことから、光格子中のフェルミ気体の秩序化と温度を評価することができた。さらに、以上の結果は、最近の研究の中心である、周期ポテンシャルにおける基本的なフェルミオン多体量子相の解明に向けた重要なステップになる。

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