Группа исследователей наблюдала индуцированные многочастичным взаимодействием EP (исключительные точки) и траектории гистерезиса в холодных газах атомов Ридберга. Они выявили феномен нарушения симметрии зарядового сопряжения и чётности (CP-симметрии) в неэрмитовой физике многих тел.
Возглавляли группу профессора Го Гуанкан, Ши Баосен и Дин Дуншэн из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук. Их исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41467-025-58850-y) в журнале Nature Communications.
Что такое CP-симметрия?
CP-симметрия — это важная дискретная симметрия в [физике элементарных частиц](https://phys.org/tags/particle+physics/). 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 CP-симметрии полезно для понимания механизма асимметрии материи и антиматерии в природе, а также для обнаружения источников нарушения CP-симметрии, выходящих за рамки Стандартной модели.
Атомы Ридберга как платформа для изучения нарушения симметрии
Атомы Ридберга с их большими электрическими дипольными моментами и отличными свойствами квантовой когерентности обеспечивают идеальную платформу для моделирования и изучения явлений нарушения симметрии в квантовых системах многих тел.
Примечательно, что дальнодействующие взаимодействия между атомами Ридберга могут индуцировать дополнительные каналы квантовой диссипации, что позволяет экспериментально создавать управляемые неэрмитовы квантовые системы многих тел. Это открывает новый путь для изучения исключительных точек (EP) и связанных с ними неравновесных динамических явлений.
Результаты исследования
Исследователи построили неэрмитову модель, используя многочастичные взаимодействия в холодной системе атомов Ридберга, обнаружили феномен нарушения CP-симметрии и наблюдали траектории гистерезиса, вызванные неэрмитовостью.
Экспериментально измеряя атомный отклик при различных интенсивностях пробного света, исследователи успешно наблюдали EP второго порядка, индуцированные многочастичным взаимодействием между атомами Ридберга. 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 показали важные перспективы применения в области прецизионных измерений. В такой системе состояние атомов Ридберга зависит не только от внешнего воздействия, но и от их предыдущего состояния.
Таким образом, динамическая эволюция системы полностью различается для направлений сканирования с увеличением или уменьшением мощности лазера, что создаёт петлю гистерезиса. Работа также изучила влияние времени сканирования на гистерезис при различных плотностях атомов, выявив характеристики неэрмитова отклика на разных временных масштабах.
Это исследование устанавливает связь 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 [Университетом науки и технологий Китая](https://phys.org/partners/university-of-science-and-technology-of-china/)