超冷费米原子气体在铁磁相中的热力学性质

作     者：赵鑫磊 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩福祥

授予年度：2013年

学科分类：07[理学] 070203[理学-原子与分子物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：超冷费米原子气体 铁磁相 热力学量 

摘      要：气态碱金属原子玻色-爱因斯坦凝聚的成功实现,激发了人们对超冷原子体系的热情,推动了超冷原子物理的发展。随着对科学理论和实验方法的不断进步,超冷费米原子气体日渐成为了研究的重点,尤其是磁场Feshbach共振,极大地促进了超冷费米原子研究的发展。磁场Feshbach共振的优越性在于调节磁场强度来改变原子间碰撞的散射长度,从而有效调节原子之间的相互作用强度。具有相互作用的超冷原子费米气体对于研究物质的状态及相变发挥了重要的作用,促进了BCS-BEC渡越等性质的研究和发展。 本文研究了具有排斥相互作用的双组份超冷费米原子气体铁磁相的热力学性质。用Stoner模型和平均场近似方法得到了该体系的内能、比热、压缩系数、极化强度等热力学量的表达式,通过数值计算分别得到它们在不同温度和不同相互作用强度下的值。我们的计算结果表明：比热随温度增加而增大,并在相变点处有明显的拐点;压缩系数随温度升高而出现峰值,证明了体系相变前后的热力学性质完全不同。比热随相互作用强度增加而出现峰值,表明相变前后体系的动能和相互作用能发生了骤变。 本文共分三章。在第一章中简单介绍超冷费米原子气体的发展前景,研究进展,实验获得方法,以及实验上Feshbach共振利用和BCS-BEC渡越性质的研究;在第二章中介绍两种不同相互作用强度下超冷费米原子气体所发生的相变,即铁磁相变和超流相变;第三章是本文的主要部分,讨论了排斥相互作用的超冷费米原子气体的热力学量在铁磁相变前后的变化关系。第三章中,我们首先从Stoner模型出发在Hartree-Fock平均场近似下得到超冷费米原子体系的哈密顿量。接着,我们根据哈密顿量得到了体系的各种热力学量的表达式,然后利用数值方法得到热力学量在铁磁相变前后随着参量的变化关系。,最后,我们从能量和压强等角度分析了体系热力学性质的变化。