相互作用在决定多体体系的物理行为方面起着至关重要的作用。其中，檀接触量（Tan’s contact）是描述多体体系中两体接触相互作用的重要特征量，它能够描述大多数凝聚态多体系统的主要特征，并且严格适用于绝大多数超冷原子气体。最近，欧美大片ppt免费大全陈徐宗、姚和朋课题组与法国巴黎综合理工学院Laurent Sanchez-Palencia教授合作，利用一维强相互作用的玻色超冷原子系统，实现了首个对超冷玻色气动量分布中普适 1/k⁴ 尾迹（即高动量分布）的直接观测，并通过其权重直接测量了檀接触量。相关成果以《在一维李布-林尼格气体中直接测量檀接触量》（Direct measurement of Tan’s contact in a one-dimensional Lieb-Liniger gas）为题，于2025年10月3日在线发表于《科学·进展》（Science Advances）上。

图1 (A) 开展檀接触量测量的一维强关联玻色气体量子模拟实验平台示意图。

(B) 实验和量子蒙特卡洛模拟获得的动量分布，其1/k⁴ 尾迹的权重给出檀接触量。

(C) 檀接触量的直接观测结果与量子蒙卡模拟结果共同给出的普适标度律。

大约17年前，欧美大片ppt免费大全檀时钠教授推导出了一系列普适关系，将量子多体系统的宏观热力学量与其微观的局域关联函数和动量分布联系起来。这些关系中存在一个关键物理量，即檀接触量，它对应于接触相互作用的量子多体系统动量分布中普遍存在的 1/k⁴ 尾迹的幅值。在文章发表后，该研究引起了极大关注，檀接触量本身也成为了多体问题中的核心概念。这一概念在超冷原子与量子模拟领域随即引发了浓厚兴趣，因为在这些体系中，产生普适行为所必需的接触相互作用正是对该系统二体散射的精确描述，而观测所需的动量分布探测则可以通过冷原子实验中常用的飞行时间方法直接测量。在接下来的十几年中，檀关系式在费米气体中已经通过动量分布得到了验证，并且檀接触量也已经被测量。然而，在玻色气体中，由于在传统自由飞行探测法的飞行过程中相互作用会强烈影响动量分布的尾迹，而磁阱中自旋翻转过程所产生的杂质也会大幅改变动量分布尾迹的幅值，先前的尝试均未成功。此前，仅有通过光谱学方法或相互作用调节法对弱相互作用玻色气体中的檀接触量进行间接测量的少量报道。

在本工作中，陈徐宗、姚和朋课题组与合作者成功实现了对超冷玻色气动量分布中普适 1/k⁴ 尾迹与檀接触量的直接观测。这一观测的实现得益于本文提出的在一维强关联玻色气体中的两步扩散探测方案，大幅降低了飞行时间探测中相互作用对高动量区的影响，并且本系统也无其他磁分量杂质的隐患。在不同温度和原子数的条件下，该工作中测得的动量分布及檀接触量均与量子蒙特卡洛计算结果高度吻合，这也验证了探测的可靠性。同时，该工作的另一个主要突破是将对玻色系统的檀接触量研究推广到了强关联区域。该实验通过对光晶格强度、原子数密度及一维散射长度的调控，将系统制备到了强关联区域。根据所测得的檀接触量，陈徐宗、姚和朋课题组与合作者发现了超越平均场区域（即弱相互作用区）的证据，并首次验证了一维李布-林尼格模型中所预测的檀接触量的普适标度律。这一工作为强关联的玻色量子系统中与檀接触量相关的宏观或微观性质的测量，都提供了重要的基础。

该论文的第一作者为欧美大片ppt免费大全电子学院毕业生黄琪博士，欧美大片ppt免费大全电子学院陈徐宗教授、姚和朋研究员以及法国巴黎综合理工学院理论物理研究中心的Laurent Sanchez-Palencia教授为文章的共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家量子科技创新计划等项目支持。

文章链接：http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv3727