近日，中科院武汉物理与数学研究所管习文研究员与香港中文大学周琦教授合作，带领量子课题组在关于冷原子量子多体系统中的两体关联和临界性方面的研究中取得了新进展，其研究结果以《Critical behaviours of contact near phase transitions》为题发表在《自然通讯》上(Nature Communications): 

　　http://www.nature.com/ncomms/2014/141027/ncomms6140/full/ncomms6140.html

　　量子多体系统是凝聚态物理学中极其重要的研究领域。特别是近年来，在冷原子的研究方面，美国的檀时钠（Shi-Na Tan）教授证明用两个原子之间的近程关联函数能够刻画稀薄冷原子多体系统的普适行为。这种短程关联函数表征发现两个冷原子间距趋近于零的极限几率，现在它被称为Tan Contact。另一方面，量子临界性是量子多体系统在相变临界点附近所表现出的集体关联普适规律。如何理解超流与正常费米气体在相转变温度附近的Tan Contact 成为这一领域的研究热点。

　　在研究过程中，量子课题组发现Tan Contact 的二体短程关联和多体临界现象之间存在深刻的内在关系。通过普适的热力学微分形式，建立了Tan Contact 与热力学量及超流密度之间的直接关系。此外，他们还发现Tan Contact 本身可给出连续量子相变的普适的临界行为，包括标度函数、动力学临界指数、关联函数临界指数、Luttinger流体行为等。这些结果将拓展 Tan Contact 在冷原子实际实验测量的应用。

　　更为重要的是，该课题组的理论结果可定性理解美国JILA试验室D. S. Jin 教授研究小组最近在超流与正常费米气体相转变温度附近测量的Tan Contact。另外，应用一维精确可解杨-Gaudin模型完全验证了Tan Contact的临界标度理论。其研究表明，在连续的经典或者量子相变中，Tan Contact的临界指数可以表明体系其所属临界性的普适类，特别是，Contact 对密度比值的临界行为与化学势临界值密切相关：

　　作为一个典型的例子，研究团队对两组份一维费米系统进行了研究，通过系统的严格解得到了Tan Contact的普适标度规律，解析地证实了这一结果。在温度逐渐降低至临界区域附近时，系统的Tan Contact逐渐趋于一个常数（图），这为实验上界定一维系统的临界区域及理解普适的Luttinger流体行为提供了可靠的理论基础。 

　　在此项研究工作中，该所量子课题组的研究生陈洋洋和助理研究员姜玉铸做了主要理论计算工作。该研究得到了尊龙凯时项目（11374331）、（11304357）和国家973项目（2012CB92210）等的支持。