Critical Vortex Shedding in a Strongly Interacting Fermionic Superfluid

강하게 상호작용하는 페르미 양자기체는 정제된 환경에서 고도의 실험변수 통제 및 정밀측정이 가능한 모델 양자다체계로서, 강상관계 물질의 다양하고 흥미로운 물성들을 이해하기 위한 연구에 적극 활용되고 있다. 최근 양자기체연구실 연구진은 극저온 원자 페르미 초유체를 생성하였고, 이의 상호작용 세기를 Feshbach 공명현상을 이용하여 자유롭게 조절함으로써 페르미-보존 초유체성 교차영역 (BCS-BEC crossover) 에 대한 실험 연구를 진행하고 있다. 본 연구에서 연구진은 강상 페르미 초유체에서 양자 소용돌이 쌍이 생성되는 임계속도를 전 교차영역에 걸쳐 측정하고 이를 초유체의 다른 elementary excitation 임계속도들과 비교하는 실험을 수행하였고, 이를 통해 양자 소용돌이의 생성이 초유체의 collective phonon excitation 뿐만 아니라 single-particle excitation인 pair breaking 과도 연관이 있음을 제안하는 실험결과를 관측하였다. 본 연구 결과는 초유체 임계 동력학에 관한 명확한 정량적 실험 자료를 제공함으로써 elementary excitation 간의 상호작용을 포함한 강상 페르미 초유체 물성에 대한 미시적 이해를 발전시키는데 도움을 줄 것이다.

참여연구원: 박지우, 고범석, 신용일

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.150403