费米子原子的超冷气体为研究人员提供了一种使用原子与分子物理测量技术研究量子多体现象的方法。在一项新的实验中，德国汉堡大学的Hauke Biss及其同事使用这种气体来测量量子多体系统的激发光谱，该系统经历了从玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)到BCS超流体的转变。这些结果为中子星和非常规超导体等环境中费米子气体强相互作用理论提供了重要的基准数据。

该团队捕获了一种费米离子锂-6的原子气体，他们通过调整磁场改变了原子相互作用的强度。弱相互作用的原子通过形成相对松散结合的库珀对产生超流体，这类似于传统超导体中的电子对。更强的相互作用导致每个原子耦合了它的许多邻居，通过进一步增加结合能，配对原子会形成紧密结合的分子状玻色子，并凝聚成了BEC。

为了研究这种“BEC-BCS交叉”，该团队使用激光在气体中以不同的原子相互作用强度产生激发。交叉点附近的这些激发光谱可以提供关于超导性质的线索，但在此之前它基本上还没有被探索过。

研究人员发现，测量的光谱与BEC和交叉机制中的理论一致，表现出了一种被称为超流体间隙的特征——存在一个不会发生激发的能量范围。然而，对于BCS的机制，测量和理论出现了分歧。Biss和他的同事说，这种差异可以帮助研究人员改进强相关超流体的理论，例如，包括对由于粒子能量涨落形成的粒子空穴激发的统一描述。（编译:Qtech）