Группа исследователей наблюдала индуцированные многочастичным взаимодействием EP (исключительные точки) и траектории гистерезиса в холодных газах ридберговских атомов. Они обнаружили явление нарушения симметрии зарядового сопряжения и чётности (CP) в неэрмитовой многочастичной физике.
Руководство группой осуществляли: профессора Го Гуанкан, Ши Баосен и Дин Дуншэн из Китайского университета науки и технологий (USTC) Китайской академии наук. Их исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Что такое CP-симметрия?
CP-симметрия — это важная дискретная симметрия в физике элементарных частиц. Когда определённые физические процессы демонстрируют асимметрию при преобразовании CP, это называется нарушением CP-симметрии, например, при распаде нейтральных K-мезонов (K⁰) и распаде B-мезонов.
Изучение нарушения симметрии заряда и чётности полезно для понимания механизма асимметрии материи и антиматерии в природе, а также для обнаружения источников нарушения CP-симметрии, выходящих за рамки Стандартной модели.
Почему ридберговские атомы важны для изучения?
Ридберговские атомы с их большими электрическими дипольными моментами и отличными свойствами квантовой когерентности предоставляют идеальную платформу для моделирования и изучения явлений нарушения симметрии в квантовых системах с многими телами.
Примечательно, что дальние взаимодействия между ридберговскими атомами могут индуцировать дополнительные каналы квантовой диссипации, что позволяет экспериментально создавать управляемые многочастичные неэрмитовы квантовые системы. Это открывает новый путь для изучения исключительных точек (EP) и связанных с ними неравновесных динамических процессов.
Основные результаты исследования
Исследователи создали неэрмитову модель, используя многочастичные взаимодействия в холодной системе ридберговских атомов, обнаружили явление нарушения CP-симметрии и наблюдали траектории гистерезиса, вызванные неэрмитовостью.
Теоретический анализ показал, что гамильтониан системы обладает CP-симметрией, которая нарушается в EP. Кроме того, теоретический анализ выявил существование EP третьего порядка в системе. Эти EP более высокого порядка имеют важные перспективы применения в области прецизионных измерений.
В такой системе состояние ридберговских атомов зависит не только от внешнего воздействия, но и от их предыдущего состояния. Таким образом, динамическая эволюция системы полностью различается при сканировании в направлениях с увеличением или уменьшением мощности лазера, что создаёт петлю гистерезиса.
Работа также изучала влияние времени сканирования на гистерезис при различных плотностях атомов, выявляя неэрмитовы характеристики отклика на разных временных масштабах.
Это исследование создаёт мост между неэрмитовой многоквантовой физикой и проблемой CP в физике элементарных частиц, предоставляя новое понимание происхождения космической материи, ограничений Стандартной модели и исследования новой физики.
Предоставлено:
Университет науки и технологий Китая