我校教育部二維材料光電科技實驗室范滇元院士團隊章禮富副教授課題組在Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou (FPUT)重現(xiàn)問題的研究中取得重要進展。研究成果以“Observation of Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou Recurrence and Its Exact Dynamics”為題，于2018年10月29日在物理學(xué)頂級期刊Physical Review X（影響因子14.385，中科院JCR 1區(qū)，TOP期刊）上在線發(fā)表深圳大學(xué)為第一完成單位及通信單位，這是我校首次在該期刊發(fā)表高水平論文。

Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou重現(xiàn)問題是科學(xué)家們從1955年起就不斷嘗試解決的挑戰(zhàn)。該問題是指某些非線性系統(tǒng)不會分散他們的能量，而是回到初始激發(fā)狀態(tài)。由于可積模型能夠精確預(yù)測重現(xiàn)行為，因此使得FPUT重現(xiàn)變得更加有趣，但是維持足夠長動態(tài)的可積性所涉及的困難不允許進行定量實驗驗證。針對這一問題，研究者們利用三波干涉產(chǎn)生具有周期性調(diào)制的光場，在光折變晶體（KTLN）中非線性傳輸，觀察到了三個周期的FPUT重現(xiàn)。通過調(diào)節(jié)初始輸入光場的相位和幅度，實現(xiàn)了FPUT重現(xiàn)行為的可控性。實驗結(jié)果與非線性Schr?dinger方程的理論結(jié)果非常一致。研究結(jié)果是對統(tǒng)計力學(xué)和非線性波理論的一次前所未有的測試，同時該空間實驗裝置為流體動力學(xué)和非線性光學(xué)中的非線性不穩(wěn)定系統(tǒng)的控制和預(yù)測的未來發(fā)展提供了一個范式。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金青年項目，深圳大學(xué)“荔園優(yōu)青”計劃，廣東省自然科學(xué)基金，深圳市孔雀計劃等項目的資助。

論文鏈接：

https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.8.041017。