玻色—愛因斯坦凝聚中集體激發(fā)的landau阻尼研究

1、玻色玻色—愛因斯坦凝聚中集體激發(fā)的愛因斯坦凝聚中集體激發(fā)的Lau阻尼研究阻尼研究【摘要】：玻色愛因斯坦凝聚(BoseEinsteincondensation，BEC)是玻色子體系在溫度小于某一臨界值時(shí)大量粒子宏觀地占據(jù)一個(gè)或幾個(gè)量子態(tài)的現(xiàn)象。BEC是量子統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的最基本結(jié)論之一，是一大類宏觀量子現(xiàn)象的物理根源，是超導(dǎo)超流物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。BEC的研究是許多物理學(xué)科領(lǐng)域(原子與分子物理，量子與原子光學(xué)，統(tǒng)計(jì)與凝聚態(tài)物理等)的交叉點(diǎn)，具有

2、非常重要的理論意義。另外，BEC的研究也有誘人的應(yīng)用前景，包括研制原子激光和大大提高基本物理量的測量精度等。元激發(fā)是統(tǒng)計(jì)與凝聚態(tài)物理學(xué)的基本研究內(nèi)容之一。集體激發(fā)是低溫下BEC的最基本的激發(fā)模式。研究集體激發(fā)對于了解凝聚體的基態(tài)，超流特性和熱力學(xué)性質(zhì)等都有十分重要的作用。粒子之間的相互作用不僅導(dǎo)致集體激發(fā)的出現(xiàn)，而且使其振幅產(chǎn)生衰減(稱為阻尼)和振動(dòng)頻率發(fā)生移動(dòng)。對于囚禁在勢阱中的玻色子，集體激發(fā)振幅隨時(shí)間的衰減主要通過Lau阻尼機(jī)制，

3、即集體模吸收一個(gè)準(zhǔn)粒子后變成一個(gè)新的準(zhǔn)粒子。Lau阻尼是囚禁BEC中最基本的現(xiàn)象。Lau阻尼的精確計(jì)算可以用來解釋許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，檢驗(yàn)和發(fā)展凝聚體系的量子多體理論。Lau阻尼的精密測量也可反之用來推斷粒子之間的相互作用和體系的超流性質(zhì)。盡管世界上許多著名的實(shí)驗(yàn)室和理論研究小組對囚禁BEC中集體激發(fā)的Lau阻尼進(jìn)行了大量的研究，但由于問題的復(fù)雜性，至今為止對現(xiàn)有的諸多實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍然沒有滿意的理論解釋。本【學(xué)位級(jí)別】：博士【學(xué)位授予年份】：20

4、07【分類號(hào)】：O414.2【目錄】：中文摘要68Abstract811目錄1114第一章緒論14311.1引言14151.2無約束理想氣體的玻色愛因斯坦凝聚15191.3諧振子勢中理想氣體的玻色愛因斯坦凝聚19211.4玻色愛因斯坦凝聚的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)21251.5玻色愛因斯坦凝聚的研究動(dòng)態(tài)25291.6本文的工作2931第二章玻色愛因斯坦凝聚中的元激發(fā)和集體激發(fā)的阻尼31722.1零溫玻色愛因斯坦凝聚的GrossPitaevskiiBog

5、oliubov理論31442.1.1GrossPitaevskii方程31372.1.2Bogoliubov方程37402.1.3流體動(dòng)力學(xué)方程40442.2有限溫度玻色愛因斯坦凝聚凝聚的HartreeFockBogoliubov平均場理論44512.3ThomasFermi近似51532.4改進(jìn)的ThomasFermi近似53542.5集體激發(fā)阻尼的微擾計(jì)算公式54612.6集體模和Lau集體模阻尼的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究61722.6.

6、1球?qū)ΨQ囚禁玻色愛因斯坦凝聚中的集體模和最低階呼吸模Lau阻尼研究的數(shù)值模擬結(jié)果61652.6.2軸對稱囚禁玻色愛因斯坦凝聚中的集體模和ω~_模Lau阻尼實(shí)驗(yàn)研究的方法與結(jié)果6572第三章球?qū)ΨQ排斥相互作用原子氣體玻色愛因斯坦凝聚中集體激發(fā)的Lau阻尼72843.1GrossPitaevskii和BogoliubovdeGennes方程的無量綱無發(fā)散解析解72753.2Lau阻尼的無量綱公式75773.3Lau阻尼強(qiáng)度77793.4不同