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Observation of Pauli Crystals
Physical Review Letters ( IF 8.385 ) Pub Date : 2021-01-13 , DOI: 10.1103/physrevlett.126.020401
Marvin Holten; Luca Bayha; Keerthan Subramanian; Carl Heintze; Philipp M. Preiss; Selim Jochim

The Pauli exclusion principle is a fundamental law underpinning the structure of matter. Because of their antisymmetric wave function, no two fermions can occupy the same quantum state. Here, we report on the direct observation of the Pauli principle in a continuous system of up to six particles in the ground state of a two-dimensional harmonic oscillator. To this end, we sample the full many-body wave function by applying a single atom resolved imaging scheme in momentum space. We find so-called Pauli crystals as a manifestation of higher order correlations. In contrast to true crystalline phases, these unique high-order density correlations emerge even without any interactions present. Our work lays the foundation for future studies of correlations in strongly interacting systems of many fermions.

中文翻译:

保利晶体的观察

保利排除原则是支撑物质结构的基本法则。由于它们的反对称波函数,因此没有两个费米子可以占据相同的量子态。在这里,我们报道了在二维谐波振荡器的基态下由多达六个粒子组成的连续系统中,对保利原理的直接观察。为此,我们通过在动量空间中应用单个原子解析成像方案来采样完整的多体波函数。我们发现所谓的泡桐晶体是高阶相关性的体现。与真实的晶相相反,即使没有任何相互作用,这些独特的高阶密度相关性也会出现。我们的工作为将来在许多费米子相互作用强的系统中的相关性研究奠定了基础。
更新日期:2021-01-13
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