Observation of a Geometric Hall Effect in a Spinor Bose-Einstein Condensate with a Skyrmion Spin Texture

양자기체 연구실 연구진은 스핀 텍스쳐를 갖는 보즈-아인슈타인 응집체에서 기하학적 홀(Hall) 효과를 관측하였다. 꼬임을 갖는 스핀 텍스쳐는 기하학적 베리 위상(Berry phase)을 바탕으로 스핀을 갖는 입자에게 유효 자기장을 발생시킬 수 있다. 이러한 원리는 anomalous Hall effect, spin-motive force 등의 스핀 수송 현상에서 중요한 역할을 함이 알려져 있다. 연구진은 스커미온(Skyrmion) 스핀 텍스처를 갖는 중성 원자 응집체의 초유체 동력학을 연구하여, 이러한 유효 자기장으로 인한 홀 효과를 관측하였다. 이번 연구 결과는 극저온 원자기체 시스템에 유효 자기장을 생성하는 새로운 실험 기술을 제안한다. 이를 통해 양자 홀 효과 등 자기장 하에서 발생하는 다양한 양자 다체계 현상들에 관한 연구가 가능해 질 것으로 기대된다.

참여 연구원: 최재윤, 강세지, 서상원, 권우진, 신용일