偶極長程相互作用及雜質(zhì)散射對超冷原子費米氣體中的配對和超流性的影響.pdf

1、本文在理論上研究偶極長程相互作用和非磁性雜質(zhì)對原子費米氣體超流配對及BCS-BEC渡越的影響。第一章為引言，主要是研究背景介紹。第二章中我們首先在已有G0G配對漲落方案的基礎(chǔ)上，構(gòu)造等自旋（單組分）配對的配對漲落理論。我們發(fā)現(xiàn)，在T矩陣近似下，等自旋的配對漲落自能比自旋單態(tài)的情形多了一個交換項。除此之外，單組分費米氣體的超流配對波函數(shù)是奇宇稱的。進一步，通過將偶極費米氣體的多體相互作用用球諧函數(shù)做多通道展開，我們得到主導(dǎo)配對的通道，也就

2、是pz波通道以及相應(yīng)的配對對稱因子。最后通過自洽求解能隙方程，粒子數(shù)方程，以及贗能隙方程，我們研究了單組分偶極費米氣體的有限溫度超流轉(zhuǎn)變相圖及BCS-BEC渡越。和傳統(tǒng)的短程相互作用的情形不同，這里我們發(fā)現(xiàn)偶極相互作用的長程特性和其誘導(dǎo)出的主導(dǎo)的pz波配對對稱性使得超流臨界溫度Tc在BCS-BEC渡越過程中出現(xiàn)了可重入（reentrant）行為。長程相互作用使得系統(tǒng)處于有效的高密度區(qū)，在化學(xué)勢的零點μ=0附近，長程特性和pz波對稱性協(xié)同

3、作用，使得粒子對在偶極子極化方向的有效排斥相互作用超過了其動能，從而形成類似Wigner晶體的結(jié)構(gòu)，我們稱之為粒子對密度波（pair density wave，PDW）。這樣均勻超流態(tài)的臨界溫度便在μ=0附近出現(xiàn)了可重入行為。
　　在第三章中，我們研究了單組分偶極費米氣體Tc以下的熱力學(xué)行為及超流密度，由于這里的配對對稱性為p波極向態(tài)，在費米面上有一個線性節(jié)點（line node），因此超流密度和比熱對溫度的依賴都與s波配對具有完

4、全不同的行為。此外，我們還利用局域密度近似（LDA）研究了偶極費米氣體在三維各向同性簡諧勢阱中的密度分布曲線隨著溫度和配對強度變化的行為（包括正常態(tài)及超流態(tài)）。
　　第四章中我們利用配對漲落理論研究了非磁性雜質(zhì)對三維s波超冷原子費米氣體超流配對及BCS-BEC渡越的影響，包括雜質(zhì)對頻率和能隙的重整化效應(yīng)，對費米子態(tài)密度，超流臨界溫度Tc，序參量，超流密度等的影響。我們發(fā)現(xiàn)，盡管系統(tǒng)對Born極限的弱雜質(zhì)散射不太敏感，強的雜質(zhì)散射會

5、在很大程度上對頻率和能隙重整化，并將費米子態(tài)密度中相干峰處的譜重向雜質(zhì)帶和能隙內(nèi)轉(zhuǎn)移，造成Bogoliubov準粒子和粒子對的有限壽命效應(yīng)，從而對Tc和超流密度都有明顯的壓制。在弱耦合的深BCS區(qū)，能隙相對較小，超流會被一定濃度的強雜質(zhì)散射破壞掉，造成BCS區(qū)有一個超流―絕緣體相變。在強雜質(zhì)散射的情況下，Anderson定理不再成立。相比較而言，幺正區(qū)和BEC區(qū)由于具有較大的能隙，對雜質(zhì)散射不如BCS區(qū)敏感。
　　第五章為總結(jié)及展