單、雙組分玻色-愛因斯坦凝聚體中的孤子動力學(xué)性質(zhì).pdf

1、玻色-愛因斯坦凝聚體(BEC)的實現(xiàn),為研究非線性物質(zhì)波的動力學(xué)行為提供了一個獨一無二的平臺。尤其是其中暗、亮和矢量孤子的成功觀察使BEC中的非線性研究成為當(dāng)前非線性學(xué)科和冷原子物理等交叉領(lǐng)域的研究熱點之一。理論上,描述BEC物性是基于平均場近似下的Gross-Pitaevskii方程。該方程中有兩個可宏觀觀測物理量:囚禁外部勢阱和描述原子間相互作用的S-波散射長度。實驗上,外部勢阱可通過外加磁場或激光加以調(diào)控;S-波散射長度可借助Fe

2、shbach共振技術(shù)加以控制。研究表明,不同的外部囚禁勢阱和原子間相互作用的變化對BEC體系的物性有重要影響。因此,本文考慮局限于簡諧勢阱或者光晶格勢阱中不同組分的BEC,計及S-波散射長度隨時間變化時體系中孤子的傳播性質(zhì)及其碰撞行為。主要內(nèi)容如下:
　　首先,考慮S-波散射長度和囚禁外部勢阱均隨時間變化,發(fā)展Darboux變換法研究了單組分凝聚體中亮孤子的碰撞行為。發(fā)現(xiàn)每個孤子的幅度、寬度以及兩個孤子之間的距離都可以通過S-波散

3、射長度來控制。尤其是當(dāng)S-波散射長度線性增加而囚禁外部勢阱非線性減小時,碰撞過程中的孤子出現(xiàn)了原子轉(zhuǎn)移,這為凝聚體在原子輸運方面的應(yīng)用提供了參考價值。此外,孤子之間的碰撞類型,是迎頭、追趕碰撞,還是周期性碰撞,都可通過同步調(diào)節(jié)S-波散射長度和外部勢阱來控制。
　　其次,考慮簡諧勢阱的中心位置隨時間作周期性振蕩,使用Darboux變換法研究了單組分凝聚體中的孤子振蕩行為。發(fā)現(xiàn)當(dāng)勢阱慢振蕩時,孤子產(chǎn)生非周期性振蕩,這不同于固定簡諧勢阱

4、中孤子的周期性振蕩。同時,孤子的運動軌跡可通過勢阱的振蕩頻率或振幅來控制。此外,孤子之間的碰撞類型亦可通過勢阱的振蕩頻率來控制。
　　在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了簡諧勢阱中雙組分凝聚體的孤子傳播特性。發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩個亮孤子在簡諧勢阱中對稱分布時,可通過調(diào)節(jié)孤子之間的初始距離,使孤子之間的相互作用從排斥作用變化為吸引作用;同時孤子將被局域在平衡位置并保持穩(wěn)定;這種局域穩(wěn)定的孤子在原子激光方面有潛在的應(yīng)用。而當(dāng)兩個亮孤子在簡諧勢阱中位置重疊時,

5、如果種間S-波散射長度隨時間指數(shù)增加,亮-亮孤子出現(xiàn)振蕩-局域轉(zhuǎn)變行為;且這種振蕩-局域轉(zhuǎn)變行為可通過諧振勢阱的橫向囚禁頻率來控制。此外,研究了雙組分凝聚體中孤子的碰撞行為。發(fā)現(xiàn)當(dāng)種內(nèi)S-波散射長度不變,種間S-波散射長度增加時,孤子之間的碰撞出現(xiàn)穿越和囚禁碰撞行為。隨著種間相互吸引作用的增強,兩個分開的孤子最終會融合成一個具有很高幅度,很窄寬度的整體。此外,發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)種間排斥相互作用,可實現(xiàn)孤子碰撞類型的轉(zhuǎn)變。
　　此外,研究