玻色—爱因斯坦凝聚体在双阱及菱形晶格链中的隧穿特性

作     者：常娜娜 

作者单位：西北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薛具奎

授予年度：2018年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：玻色-爱因斯坦凝聚体 拉比振荡 塌缩-恢复现象 朗道-齐纳隧穿 布洛赫振荡 自囚禁现象 

摘      要：近年来,光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体动力学特性的研究已成为冷原子领域中的研究热点。由于量子隧穿效应,原子有一定的几率穿过势垒而不会长期局域于其中一个光晶格中。但是,研究发现,改变某些参数(比如,原子间相互作用、光晶格的倾斜以及人工磁场)可以相对精确地调控原子在不同光晶格中的隧穿特性,从而使其按照需要进行选择性输运。以前对量子隧穿现象的研究大多局限于两体相互作用,但是在多原子系统中三体相互作用对玻色气体的输运特性也有不可忽视的作用,其在实验上可以利用费什巴赫共振技术和光辅助隧穿来调控。此外,光晶格的形状对隧穿特性也有重要影响,因此,本文利用两模玻色哈勃模型(紧束缚模型),主要研究了玻色-爱因斯坦凝聚体在双阱及菱形晶格链中的隧穿特性。本文的主要研究内容和结构安排如下:第一章简单介绍了本论文的研究背景,并简述了玻色子在双势阱及菱形晶格链中的各种量子现象,比如,约瑟夫森振荡、局域化现象、拉比振荡、塌缩-恢复现象、布洛赫振荡和朗道-齐纳隧穿,进一步综述了其研究现状以及存在的问题,从而提出了本论文的研究内容和研究意义。第二章利用两模玻色哈勃模型,研究了少体玻色子在双势阱中的隧穿动力学特性。研究发现,当两体和三体相互作用满足一个临界条件(即有效相互作用能达到最小)时,以最小周期隧穿的非关联的拉比振荡才会发生。在弱相互作用区,当原子之间的两体和三体相互作用之间的比值远离其临界条件时,非相关联的塌缩-恢复现象就会发生。在强相互作用区,即使两体和三体相互作用的比值远离其临界条件,相关联的拉比振荡依然发生。随着两体和三体相互作用的比值远离其临界条件或者粒子数的增大,隧穿周期(塌缩-恢复周期)就会变长(缩短)。第三章基于平均场近似,利用紧束缚模型,研究了倾斜和人工磁场对系统色散关系的影响,从而分析了其对处于不同初始分布下的玻色子在菱形晶格链中的隧穿动力学特性的影响。研究发现,菱形晶格链的倾斜和人工磁场都可以改变系统的能带结构,并且调节其带隙,从而使得玻色子在菱形晶格链中发生有趣的动力学行为,其动力学主要表现为朗道-齐纳隧穿、布洛赫振荡和局域化等量子现象之间的转变(此消彼长),这种转变还与玻色子在菱形晶格链中的初始分布密切相关。最后,简要对本工作进行总结,并进一步展望该领域的研究前景。