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旋转的原子玻色—爱因斯坦凝聚体的性质

玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)是量子统计的结果,与超流现象密切相关。稀薄碱金属原子气体的BEC的实验实现使得此类现象的研究摆脱了理论与实验结果不能精确比较的局面。作为超流体,BEC中的粒子流是无旋的,这使得它对旋转的响应异于普通流体的整体转动而产生涡旋或涡旋晶格。BEC作为宏观量子系统,具有宏观波函数,整个体系是相位相干的,能够表现特有的宏观量子现象。论文首先讨论外界旋转的微扰使BEC产生涡旋,之后被撤掉,涡旋态向能量低、无角动量激发的核心态跃迁的动力学过程。结果表明,在与坐标有关的不对称的微扰的作用下,两个态上的粒子数是随时间振荡的。由于不对称的微扰引起的跃迁是双向的,使得核心态上的粒子数总是少于总粒子数的一半,因此从时间平均的角度看,形成的是旋转的和不旋转的态共存的状态,而且处于宏观量子隧穿的约瑟夫森隧穿区域中,是量子自束缚状态。论文的另一部分工作讨论有旋转的微扰作用下的BEC系统的宏观量子隧穿现象。采用双模近似,在SU(2)  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

山西大学
山西大学

旋量玻色—爱因斯坦凝聚中的理论物理问题研究

简并量子气体的基本性质取决于原子间相互作用的量程、强度及对称性。在旋量玻色—爱因斯坦凝聚体中不仅可以通过Feshbach共振技术来调节原子间的短程相互作用而且可以考虑各向异性的长程相互作用带来的效应。本论文主要研究旋量玻色一爱因斯坦凝聚体中自旋交换相互作用和磁偶极一偶极相互作用对凝聚体超流性、隧穿动力学及量子纠缠特性的影响,研究涉及旋量玻色一爱因斯坦凝聚体的玻色一哈伯德模型,量子隧穿模型和量子相变等物理问题。第二章从自旋1的玻色一哈伯德模型出发,用波戈留波夫变换方法得到了光晶格中超冷玻色原子的激发谱,研究了旋量玻色一爱因斯坦凝聚体中不同的相互作用特别是自旋交换相互作用对超流性质的影响。超流临界速度与自旋组分的相关性及其可操控性,为实验探测超流相及光晶格中旋量玻色一爱因斯坦凝聚体的组分分离提供了可能。第三章对偶极旋量玻色—爱因斯坦凝聚体的隧穿动力学进行了半经典研究,导出经典运动方程。自旋交换相互作用与磁偶极—偶极相互作用的共同影响...  (本文共129页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东师范大学
华东师范大学

光晶格中旋量原子玻色—爱因斯坦凝聚体的非线性动力学行为研究

光晶格是由相向传播的激光束干涉而产生的,它具有非常好的周期性,其晶格常数和势阱深度可以通过调节激光参数来控制,目前光晶格已被广泛应用于超冷原子的操控。玻色一爱因斯坦凝聚体(BEC)实现后,利用光晶格对BEC的基本性质进行研究成为原子分子研究方向的热点课题之一。另一方面,真实的物理系统大多是强相互作用的多体系统,当解析甚至数值方法求解这类系统的动力学演化很困难时,可以采用量子模拟的方法进行研究。例如,固体晶格中原子之间的距离较短,原子间的交换相互作用以及原子与晶格场间的相互作用很强;而在光晶格中,原子之间的距离比固体晶格中原子之间的距离要大几百倍,原子与激光场间的相互作用较弱,这导致光晶格中原子动态特性的变化较固体晶格中的情形要慢的多,而原子在光晶格中的运动特征与电子在固体晶格场中的运动特征却很相似。因此,利用光晶格中的BEC对固体晶格系统进行模拟成为可能。类似的,利用光晶格也可以对凝聚态物理和光学中一些复杂的物理现象进行模拟。在...  (本文共129页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北师范大学
西北师范大学

玻色—爱因斯坦凝聚体的集体激发及非线性动力学研究

玻色-爱因斯坦凝聚是近年来倍受人们关注的物理学前沿研究课题.它不仅提供了一个研究量子力学基本问题的宏观系统,而且在原子激光,精密测量,量子信息和量子计算等领域有着广阔的应用前景.玻色一爱因斯坦凝聚系统中内在的非线性以及与外场的相互作用,使其成为一个典型的非线性不可积系统。因而对这一宏观量子客体的认识是当前非线性动力学研究的主要任务之一。本论文在平均场理论的框架下以Gross-Pitaevskii方程为主要模型,讨论了囚禁在外势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的集体行为。论文的第一部分研究了在一个非简谐势阱V(x)=1/2(x~2+λx~4)中准一维玻色-爱因斯坦凝聚体的集体激发。运用变分法得到了准一维BEC的两个低能激发模,研究了阱的非简谐性对BEC集体激发的影响,发现当λ>0时,两低能模频谱发生蓝移,当λ<0时,两低能模频谱发生红移。同时,讨论了不同振幅的驱动激发下BEC的质量中心和宽度的变化,发现由于囚禁势阱的非简谐性,BEC两低能...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南师范大学
湖南师范大学

玻色—爱因斯坦凝聚系统中的混沌冲击波和涡旋

自从玻色-爱因斯坦凝聚现象在稀薄原子气体中实现以来,这个领域的相关研究引起了人们广泛的关注。玻色-爱因斯坦凝聚具有非常奇特的性质,不仅为量子理论的研究提供了一个可靠的宏观量子系统,而且在原子激光、量子计算、精密测量等领域有着非常光明的应用前景。近几十年来,玻色-爱因斯坦凝聚的理论和实验研究都取得了非常大的进展,关于玻色-爱因斯坦凝聚系统中的许多非线性结构在很多理论预测和实验实现上都进行了广泛的研究,比如暗孤子、亮孤子、塌缩波、涡旋、冲击波等等,这些都成为了研究的热点。本文以平均场理论框架下的Gross-Pitaevskii方程为主要模型,利用理论分析和数值模拟相结合的方法,探讨了不同外势中一维开放和二维玻色-爱因斯坦凝聚系统中冲击波和涡旋的动力学行为,得到了系统在一定参数条件下的精确解,并提出了抑制凝聚原子混沌运动,以及产生和控制涡旋运动的方法,得到了一些有意义的结论。全文共分为六章。第一章为绪论部分,简要介绍了玻色-爱因斯坦凝...  (本文共110页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)
中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)

玻色—爱因斯坦凝聚中量子化涡旋与量子反射的理论研究

玻色-爱因斯坦凝聚体作为一种崭新的物质状态,从1995年在稀薄气体中实现以来,掀起了研究的热潮。由于玻色-爱因斯坦凝聚具有非常奇妙的性质,对其进行研究有助于人们理解和揭示量子力学中的重要基本问题。因此,在近十年内,人们在玻色-爱因斯坦凝聚的理论和实验研究方面取得了巨大的进展。本论文具体研究了玻色-爱因斯坦凝聚中量子化的涡旋以及量子反射等问题,主要工作体现在以下几个方面:1.提出了玻色-爱因斯坦凝聚中涡旋-反涡旋相干叠加态的概念,并证明了涡旋-反涡旋相干叠加态能稳定存在于系统中。同时也研究了涡旋-反涡旋相干叠加态的相关性质及其产生方法,比如在轴对称的谐振子束缚势下涡旋-反涡旋相干叠加态呈现规则的花瓣结构,通过按照一定的时序压缩以及恢复单个涡旋的束缚势,可以产生稳定的单量子化涡旋-反涡旋相干叠加态。2.研究了玻色-爱因斯坦凝聚中单量子化涡旋与硅固体表面之间的量子反射过程。由于涡旋的特殊性质,其量子反射有更丰富的量子特性。我们的研究表...  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>