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从北京大学获悉，近日，北京大学电子学系陈徐宗—周小计教授团队与清华大学物理系胡嘉仲—陈文兰教授团队合作，利用新型光晶格能带映射方法研究从超流体到Mott绝缘体多体量子相变的动力学行为，观察到相同量子临界参数的不同值，这一结果超出了人们对于相变动力学行为描述的普适标度不变律（Kibble-Zurek机制）。
据悉，非平衡物理和动力学行为是现代物理学中的一个重要且具有挑战性的方向。对于相变的动力学行为，人们基于对称性自发破缺的性质进行定性讨论，从而得到了关于相变动力学行为的普适标度不变率，也就是Kibble-Zurek机制。并且这种相变的动力学描述方法在很多体系中都获得了验证。
论文显示，利用超冷原子实验平台从一个对称性破缺的量子态出发，进入一个对称性守恒的量子态，对称性变化的方向与传统的相变描述方向正好相反。
在该实验中，通过对拓扑缺陷激发数和弛豫时间的独立观察，研究团队发现动力学相变指数在同一系统中得到了不同值。其核心原因在于能隙的打开方式从初始的平方根关系渐变到线性关系，这样使得两种不同相变动力学机制在同一个量子多体系统内产生了竞争，同时能隙的打开保护了早期产生的拓扑缺陷。
图一 改进后的光晶格准动量测量
图二 不同阱深加载速率条件下超流相至Mott绝缘体的非相干比例
上述结果超出了相变动力学行为描述的普适标度不变律（Kibble-Zurek机制）。这项实验进一步证明在多体量子相变中，能隙的改变是影响动力学行为和拓扑缺陷激发的核心因素，为进一步研究量子相变动力学行为创造了新的可能性。该成果获得了国家自然科学基金、科技部、低维量子物理国家重点实验室等部门的经费支持和帮助。
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