记者从中国科大获悉，该校郭光灿院士团队的史保森教授、丁冬生教授与合作者合作，在实验上实现了基于里德堡原子的多体自组织模拟，研究成果日前发表在国际物理学知名期刊《物理评论X》上。
大树如何生长?晶体如何生成?病毒如何感染人类?这些由于多体相互作用产生的新物态服从一种自组织规律。自组织是指混沌系统在随机识别时形成耗散结构的过程，如物理学中的相变和自发对称性破缺现象、化学中分子自组装和自催化网络、生物学中蛋白质的自发折叠和动物的集群行为，包括社会学、经济学、行为金融学和人类学等领域诸如批判性集群及集群思维等。一个特别有趣和重要的现象是自组织临界(SOC)行为：系统被吸引到一个临界点，在这个临界点上，系统的行为发生了巨大的变化。SOC是自然界中许多复杂性例子的核心，例如森林火灾和病毒的传播等等。因此，研究SOC对于模拟自然界复杂的多体问题具有重要的意义。
相较于稀薄的原子气体，里德堡原子系综中的原子之间相互作用要强得多。强的相互作用使得科研人员可以在室温条件下的原子系综中观察到非平衡相变现象。科研人员提出了一种新的探测方法：通过里德堡原子的电磁诱导透明效应来观测非平衡相变。相比于传统方法将频率分辨率提高了两个数量级。进一步，他们测出了完整的相图，同时观测了临界点附近的动力学行为，并揭示出以前没有被观察到的在弱驱动光条件下的光学响应和非平衡动力学中的时域谱特性。通过探测临界点附近系统的动力学演化行为，并且发现系统的演化服从幂指数函数。实验结果和森林火灾模型所预测的一样，这给研究多体动力学中的基本物理开辟了新的道路。
审稿人的高度评价该成果：“不仅对里德堡研究领域、甚至对其他领域都会产生很大的影响力…技术水平非常高，第一次精确地刻画了里德堡体系的相图”。该论文还被物理视点选为热点报道。(记者 吴长锋)
关键词： 多体自组织模拟
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