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物性:極低温原子気体における非圧縮性モット絶縁ドメインのin situ観測

Nature 460, 7258 doi: 10.1038/nature08244

光格子における極低温原子の超流体からモット絶縁体への相転移の観測は、多体系の実験物理学における有益な発見であり、極低温原子気体における量子相転移(ゼロ温度でも起こる)の初の実例となった。捕捉された気体については、空間的に変動する局所的化学ポテンシャルによって単一試料内に複数の量子相が生じるため、バルク測定の解釈が複雑になる。本論文では、二次元極低温原子気体が超流体-モット絶縁体転移を経る際のin situ空間分解画像化により、絶縁相、超流体相および正常相のそれぞれの特性を直接得たことについて報告する。すべての相における局所的圧縮性に関する結果が得られ、絶縁体ドメインにおける強い抑制と、モット絶縁体での抑制された密度ゆらぎが観測された。これは、揺動散逸定理と一致している。さらに、系の有限温度の直接的尺度が得られた。総合すると、これらの方法は、強相関ボース気体における複数相と、量子臨界領域における量子ゆらぎと熱ゆらぎの相互作用の完全な特性評価を可能にする。

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