相對論氣體玻色-愛因斯坦凝聚的研究.pdf

1、近幾年來，玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)在理論和實驗上都得到了廣泛的研究?？紤]到相對論效應(yīng)，本文主要研究了玻色氣體的凝聚和熱力學(xué)性質(zhì)。 用半經(jīng)典近似的方法研究了隨機箱中相對論理想玻色氣體的BEC以及熱力學(xué)性質(zhì)，在箱子的邊界滿足雙模分布和高斯分布時，計算了系統(tǒng)的BEC轉(zhuǎn)變溫度和Helmholtz自由能。研究表明：由于隨機邊界條件引起的淬火無序，系統(tǒng)的BEC轉(zhuǎn)變溫度降低了，而臨界溫度下系統(tǒng)的Helmholtz自由能則升高了。同時，我們

2、還得到了系統(tǒng)的相圖，發(fā)現(xiàn)當系統(tǒng)的溫度接近剛性箱子的轉(zhuǎn)變溫度時，箱子邊界的一個小的波動就會導(dǎo)致系統(tǒng)凝聚的破壞。 在存在反粒子的情況下，研究了隨機箱中相對論理想玻色氣體的性質(zhì)，計算了BEC的轉(zhuǎn)變溫度和該溫度下系統(tǒng)的Helmholtz自由能。結(jié)果表明，該系統(tǒng)的BEC轉(zhuǎn)變溫度也是由于這種淬火無序而降低。但是，與不存在反粒子的情況相比，系統(tǒng)的BEC轉(zhuǎn)變溫度更高，該溫度下系統(tǒng)的Helmholtz自由能更低。這就意味著，存在反粒子的系統(tǒng)更加穩(wěn)

3、定。同時也給出了該系統(tǒng)的相圖，發(fā)現(xiàn)箱子邊界淬火波動的行為與不存在反粒子的情況相似。 借助量子理論研究了簡諧勢阱中相對論玻色氣體的BEC以及熱力學(xué)性質(zhì)。計算了系統(tǒng)的BEC轉(zhuǎn)變溫度和Helmholtz自由能，討論了粒子質(zhì)量對BEC轉(zhuǎn)變溫度和系統(tǒng)的Helmholtz自由能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，粒子數(shù)越多，系統(tǒng)的BEC轉(zhuǎn)變溫度越高，該溫度下系統(tǒng)的Helmholtz自由能越低。當保持系統(tǒng)的粒子數(shù)不變而改變粒子的靜止質(zhì)量時，BEC轉(zhuǎn)變溫度隨靜止

4、質(zhì)量的減小而增大，而Helmholtz自由能隨靜止質(zhì)量的減小而降低。同時還發(fā)現(xiàn)，借助量子理論計算的相對論BEC轉(zhuǎn)變溫度比非相對論近似下的高。 討論了反粒子對簡諧勢阱中相對論玻色氣體性質(zhì)的影響。計算結(jié)果表明，系統(tǒng)的BEC轉(zhuǎn)變溫度和該溫度下系統(tǒng)的Helmholtz自由能隨粒子數(shù)變化的行為與不存在反粒子情況的相似。在存在反粒子情況下，對于相同的粒子數(shù)，系統(tǒng)的BEC轉(zhuǎn)變溫度比不存在反粒子情況下的高，而系統(tǒng)的Helmholtz自由能比不存