在光腔中耦合超冷量子气体为研究多体物理提供了重要平台，其中超辐射自组织量子相变是典型现象之一。以往研究多聚焦于原子标量极化率驱动的外自由度耦合，而在实际体系中引入内部自旋自由度后，光-物质相互作用可分解为标量和矢量两部分，其在自旋依赖的简并费米气体中的竞争机制尚待深入探索。
为此，廖任远教授课题组深入研究了自旋依赖的简并费米气体在高精细光学腔中的超辐射相变行为。研究团队通过调节泵浦场与腔场的相对偏振角，理论揭示了标量耦合与矢量耦合之间的竞争如何调控体系的相变阈值与自旋有序。研究发现，相变阈值由标量-矢量耦合权重和泡利阻塞协同决定，其中泡利阻塞决定了触发超辐射所需的临界泵浦晶格深度。对于自旋相反的两组份费米气体，粒子数比例驱动了实空间相分离的两种相变类型：连续相变与一级相变。稳态分析表明，实空间相分离的边界严格由原子标量与矢量极化率的权重锚定，而相变级数则受两组份粒子数比例控制。该工作不仅阐明了相对偏振角对系统相变的影响，也为未来实验实现基于光腔的量子模拟提供了宝贵的理论见解。
研究成果以《Tuning density and spin ordering of degenerate Fermi gases in an optical cavity》为题以快报形式发表于美国物理学会（APS）旗下物理学刊物《Physical Review A》。福建师范大学物理与能源学院为论文唯一完成单位。我院博士生覃威为第一作者，廖任远教授为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目资助。
论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/r41b-5kc2
论文全文：
2026PRAL_Qin.pdf
