剑桥大学
相变过程中振动量子气体的测量动量分布
左边的中心峰对应于最初的莫特绝缘体，而右边的两个峰表明出现了明显的交错排列
信用:博成 相变无处不在，从水沸腾到雪花融化，从固体中的磁相变到早期宇宙中的宇宙学相变
特别有趣的是，量子相变发生在接近绝对零度的温度下，由量子而不是热波动驱动
剑桥大学的研究人员利用光学晶格势(由一组驻波激光形成)中的超冷原子研究了量子相位及其跃迁的特性
典型地，从莫特绝缘体(MI)到超流体(SF)的转变是连续的转变，其中系统经历跨越相变点的平滑连续变化，超流体由原子-原子相互作用和原子跳跃的相互作用控制
然而，许多相变是不连续的，例如水冻结成冰，或者被认为触发了早期宇宙膨胀期的相变
这些被称为“一级跃迁”，例如，允许两个相共存——就像一杯水中的冰块一样——并且可以导致滞后电阻和亚稳态，其中系统保持在它的初始相(假真空)中，即使基态已经改变
通过共振振动晶格势的位置，研究人员可以耦合或“混合”晶格的前两个带
对于正确的参数，这可以将原子从最低的能带激发到第一个被激发的能带，在那里它们将形成一种新的超流体，其中原子出现在能带的边缘(见图)
至关重要的是，从最低带中的原始莫特绝缘体到激发带中的最终交错超流体的转变可以是一阶的(disco ntinuous)，因为莫特绝缘体中的非交错顺序与这种超流体的交错顺序不相容——所以系统必须选择一个
研究人员可以通过监测一个相转变成另一个相的速度，直接观察与这种一级转变相关的亚稳态和滞后现象
该发现发表在《自然物理学》杂志上
“我们实现了一个非常灵活的平台，通过改变震动强度，可以将相变从连续调整到不连续
这个演示为探索量子涨落在一级相变中的作用开辟了新的机会，例如，早期宇宙中的假真空衰变，”第一作者Dr
剑桥卡文迪许实验室的宋波
“我们正在用这样一个又冷又小的原子系综破解高温又致密的早期宇宙之谜，这真的很迷人
" “我们很兴奋能够扩大量子模拟器的范围，从凝聚态物质环境转向早期宇宙的潜在模拟
虽然显然还有很长的路要走，但这项工作是重要的第一步，”领导卡文迪什实验室研究的乌尔里希·施耐德教授补充道
“这项工作也为探索强相互作用量子系统经历不连续跃迁时空间结构的自发形成提供了一个试验平台
" 同样来自卡文迪什的奈杰尔·库珀教授解释说:“基础物理学包含了在卡文迪什有着悠久历史的思想，从内维尔·莫特(关于相关性)到彼得·卡皮察(关于超流性)，甚至用卡皮察解释的方式利用震动来实现动态控制，但以他从未设想过的方式投入使用。”
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