極低温原子：ジョセフソン効果による超固体の超流動成分の割合の測定

超流動密度の空間的に周期的な変調を伴う、新種の超流動体や超伝導体が生まれている。これは、ゲージ対称性と並進対称性の自発的な破れから空間的に変調した巨視的波動関数が生じる、物質の超固体相に関連している可能性がある。この関連性は、いくつかの場合でしか認識されておらず、空間変調に起因する超流動体の剛性の低下を測定する、超流動成分の割合といった、超固体と通常物質の違いを定量化する普遍的な性質が必要である。超流動成分の割合はずいぶん以前に導入されたが、まだ実験的には評価されていない。今回我々は、ジョセフソン効果に基づいて超流動成分の割合を測定する、革新的な方法を実証する。ジョセフソン効果は、2つの超流動体や超伝導体の間の物理的な障壁の存在に伴う普遍的現象で、超固体でも空間変調によって生じる可能性がある。我々は、超固体の個々のセルがジョセフソン振動を維持できることを実証し、電流–位相ダイナミクスから超流動成分の割合を直接導出できることを示す。低温原子双極子超固体に関する我々の研究によって、1未満の比較的大きな超流動成分の割合が明らかになり、これによって、部分量子化された渦や超伝導電流などのこれまで知られていなかった現象の研究が現実的になった。今回の結果は、超固体に類似したあらゆる系を統一的に記述できる可能性がある、新しい研究の方向性を開く。

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