超冷原子的量子少体与量子多体物理

摘要: 可观测宇宙里最冷的物质似乎在地球上：有些原子蒸气的温度已经被人类降到了纳开，
也就是10^(-9)开尔文的数量级。在这样低的温度下，事情得到了简化：原子的德布罗意波长比原子
尺寸以及原子间作用力的特征力程大很多，可以将原子近似简化为点粒子。这就有点像高能物理：“基
本粒子”被视作点粒子，但我们不知基本粒子有无短程结构。用Feshbach共振技术，人们可以任意改
变冷原子的等效相互作用强度，主要由“散射长度”来描述。当等效相互作用强度很大时，会出现一些
特殊的少体物理效应，例如三体Efimov效应；也会出现一些多体物理效应，例如高温超流，其临界转
变温度高达费米温度的数量级。而反观目前实现的高温超导体，其临界转变温度远小于费米温度。
除了三维气体外，冷原子也可以被冻结到二维平面或一维直线上。还可以实现“混合维数”：不同的原
子位于不同的维度。冷原子物理有何应用？除了精密原子钟、加速度计、陀螺仪等外，另一个重要应用
是量子模拟。