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超冷费米原子气体铁磁相变的研究

超冷费米原子气体铁磁相变的研究

作者：齐丽大连理工大学

学位级别：硕士

囚禁超冷玻色气体实验在1995年的成功为我们开辟了一个全新的研究领域,它给出了一种崭新的物质状态—宏观简并量子态。此后,这类研究转移到了费米原子上。近年来,随着对超冷费米原子气体性质的深入研究,发现了越来越多的简并费米原子气... 详细信息

囚禁超冷玻色气体实验在1995年的成功为我们开辟了一个全新的研究领域,它给出了一种崭新的物质状态—宏观简并量子态。此后,这类研究转移到了费米原子上。近年来,随着对超冷费米原子气体性质的深入研究,发现了越来越多的简并费米原子气体的性质。由于原子之间的相互作用超冷费米原子气体在特定条件下会表现出铁磁性是超冷原子气体的重要性质之一,其根源在于费米原子气体的量子特性。本文分为三章。第一章简述超冷简并费米原子气体的实现与相变,重点介绍有关超冷简并费米原子气体相变的研究。第二章简述揭示铁磁性起源的相关理论,重点介绍斯托纳(Stoner)模型。第三章研究超冷费米原子气体铁磁相变的性质,是本文的主要部分。我们研究双组份、超冷6Li原子气体的铁磁相变性质。首先利用斯托纳(Stoner)模型,在平均场近似下,得到描写体系的哈密顿量。然后计算了体系的压强。最后利用数值方法研究超冷费米原子气体在相变临界区域内的体积、极化强度、化学势与温度、压强、总原子数,相互作用之间的依赖关系。

关键词：超冷费米原子气体斯托纳模型平均场近似铁磁性相变

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超冷费米原子气体的密度关联与铁磁相变

超冷费米原子气体的密度关联与铁磁相变

作者：齐月娟大连理工大学

学位级别：硕士

碱金属原子玻色爱因斯坦凝聚的成功实现推动了超冷原子物理的巨大发展。随着科学技术和实验手段的进步,研究的重点转移到了超冷费米原子上。1999年简并的超冷费米气体的成功获得为超冷费米原子物理的研究领域指引了新的方向。随着研究... 详细信息

碱金属原子玻色爱因斯坦凝聚的成功实现推动了超冷原子物理的巨大发展。随着科学技术和实验手段的进步,研究的重点转移到了超冷费米原子上。1999年简并的超冷费米气体的成功获得为超冷费米原子物理的研究领域指引了新的方向。随着研究的深入,一系列新奇的现象被发现,如量子简并效应、相变的存在等等。随后,Feshbach共振的实现极大地拓展了超冷原子的研究范畴,目前几乎所有的关于超冷原子的实验都会利用Feshbach共振来调节原子间相互作用的大小和符号。在这种情况下,许多极限条件下的性质被发现,如BCS-BEC过渡、超流现象等等。研究发现具有排斥相互作用的超冷费米原子气体在一定条件下可以发生铁磁相变,这也是超冷原子气体重要的量子特性之一。铁磁相变的本质是一种量子力学效应,在它的产生原因中有一个不可忽略的影响因素就是由原子间相互作用所产生的关联效应。而该体系空间密度关联效应的行为与铁磁相变之间存在着密切的联系,体系的内部结构和性质会受到密度关联效应的影响而发生改变。在过去几年对于超冷原子二体关联效应的研究有了一定的进展,而对于超冷玻色原子和超冷费米原子的密度关联效应的研究也引起了广泛关注。密度关联效应成为探究多体系统量子特性强有力的工具,所以我们研究超冷原子气体铁磁相变的密度关联效应。本文分为四章。第一章简述了超冷原子物理的研究进展与超冷原子的实验制备方法,重点介绍了超冷费米原子气体在BCS-BEC过渡区域的本质及相关性质。第二章简述了在超冷费米气体中比较重要的两个相变,即铁磁相变和超流相变。第三、四章是本文的主要部分,即超冷锂-6原子气体的密度关联与铁磁相变。首先从斯托纳模型出发,运用平均场近似方法研究了具有排斥相互作用的双组分超冷锂-6原子气体铁磁相变的相关性质,随后利用路径积分方法研究了超冷锂-6原子气体的密度关联函数。然后利用数值计算了密度关联函数在铁磁相变区域的性质,即密度关联函数在铁磁相变区域与超冷原子体系的极化强度及其他热力学量之间的关系,最后阐明可用密度关联函数表征铁磁相变。

关键词：超冷费米原子气体铁磁相变极化强度密度关联函数路径积分

超冷费米原子气体BCS-BEC过渡区的强耦合理论

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超冷费米原子气体BCS-BEC过渡区的强耦合理论

作者：张欣涛大连理工大学

学位级别：硕士

随着超冷费米原子气体中分子的BEC以及原子的BCS转变在实验上的实现,BCS—BEC过渡区的一些现象已经引起了人们极大的兴趣。人们对超冷费米原子气体在理论和实验方面的研究,已经进入了一个新的阶段。对于超冷费米原子气体过渡区来说,很... 详细信息

随着超冷费米原子气体中分子的BEC以及原子的BCS转变在实验上的实现,BCS—BEC过渡区的一些现象已经引起了人们极大的兴趣。人们对超冷费米原子气体在理论和实验方面的研究,已经进入了一个新的阶段。对于超冷费米原子气体过渡区来说,很容易利用磁场作为外部控制手段来实现磁场Feshbach共振以改变原子间的散射长度。对过渡区的进一步理解,将有助于我们理解量子流体性质及玻色子与费米液体间的相互影响,尤其是对高温超导现象微观机理的研究具有很大的价值。以前对BCS—BEC过渡区的理论研究大多采用平均场方法。平均场在体现其优势的同时也存在某些不足,例如在对涨落的描述和临界温度的计算等方面存在较大的不足。本文将采用量子场论的方法来研究BCS—BEC过渡区超冷费米原子气体的性质。本篇论文组织如下:第一章简要介绍原子BEC的研究背景以及相关的实验技术。第二章讨论BCS—BEC过渡区超冷费米原子凝聚的性质。第三章采用量子场论格林函数方法研究超冷费米原子气体在BCS—BEC过渡区的性质,这一章是本篇论文的重点。通过引入费米子和玻色子的格林函数,按照S矩阵展开的方法得到了费米子和玻色子格林函数的戴逊方程,然后进一步对自能函数化简得到了三种自能函数的自洽方程组,最终建立了超冷费米原子气体BCS—BEC过渡区的强耦合理论,为以后该领域的进一步研究建立了一个新的框架。

关键词：超冷费米原子气体 BCS-BEC过渡区强耦合理论格林函数戴逊方程

~6Li超冷费米气体宽Feshbach共振散射的动力学演化研究

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量子光学学报 2019年第4期25卷 413-420页

作者：张蓓李芳邓书金武海斌华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200062

本文解析研究了~6Li超冷费米气体宽Feshbach共振散射动力学演化过程,将整个散射过程转化为一个单重态和一系列准连续态的散射共振,等效于涉及接触势的散射过程,在原子波包的持续时间内,束缚态中不断地出现原子布居,并将输入的波包非弹... 详细信息

本文解析研究了~6Li超冷费米气体宽Feshbach共振散射动力学演化过程,将整个散射过程转化为一个单重态和一系列准连续态的散射共振,等效于涉及接触势的散射过程,在原子波包的持续时间内,束缚态中不断地出现原子布居,并将输入的波包非弹性散射到与之耦合的所有通道中。随着相互作用时间的增加,布居数转移幅度越来越大,连续态和束缚态之间的散射概率逐步增加,最终达到碰撞稳态。同时我们定量的计算了在原子散射过程中连续态和束缚态的动力学演化,在散射过程中连续态和束缚态的总概率守恒,连续态和束缚态之间布局数交换发生在散射共振前后的数十纳秒时间内。

关键词： Feshbach共振超冷费米原子气体动力学演化