껍질(Shell) 별 양자 상 전이(Phase transition) 발생의 관찰

많은 요소로 구성된 물리적 시스템은 개별 구성 요소로 설명 할 수없는 위상 전이(Phase transitions) 또는 집단 모드(Collective modes)와 같은 현상을 나타낸다. 하지만 다체계 물리학(Many-body physics)을 보여주려면 시스템이 얼마나 커야할까? 또한, 다체계 물리학은 더 작은 시스템에서 어떻게 나타날까? Luca Bayha와 연구진들은 2차원 고조파 전위(Harmonic potential)에 의해 제한되는 초저온 페르미온 원자(Fermionic atom)를 이용하여 상기의 질문들을 조사하였다. 연구진들은 닫힌 껍질 구성(Closed-shell configuration)에서 한 번에 몇 개의 원자로 최대 12개의 원자를 조립하고 몇 개의 입자 시스템이 Higgs mode와 관련된 양자 위상 전이의 전구체를 나타낼 때까지 원자 쌍의 상호작용 에너지를 조정하였다. 이 연구는 원자 시뮬레이터가 열역학적 한계에 도달하는 과정에서 집단 양자 다체계 현상의 시작에 대한 체계적인 연구를 가능하게 하는 방법을 보여준다.