光晶格中超冷玻色氣體的超流性研究.pdf

1、1995年，Ketterle、Wiemna和Comell等首次在堿金屬原子氣體中實(shí)現(xiàn)了玻色一愛因斯坦凝聚(BEC)現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)上直接證實(shí)了愛因斯坦在80多年前預(yù)言的BEC理論，開創(chuàng)了原子低溫動(dòng)力學(xué)研究的新里程碑。光格子中的凝聚體，由于原子的量子效應(yīng)，原子在光格子中可以隧穿，表現(xiàn)為超流態(tài)；我們?cè)黾觿?shì)壘的高度，原子被束縛在勢(shì)壘中，實(shí)現(xiàn)超流到莫特絕緣態(tài)。在絕緣態(tài)，各光格子有確定的原子數(shù)，沒有確定的相位，并且激發(fā)是有能隙的；在超流態(tài)，原子有很好

2、的相干性，激發(fā)是沒有能隙的。超流體存在一個(gè)與自旋分量相關(guān)的非零的臨界速度，流體的速度超過這個(gè)臨界速度將破壞超流相。 本文利用波戈留波夫變換推導(dǎo)出在有外磁場(chǎng)存在的情況下光晶格中自旋1的超冷玻色氣體的元激發(fā)能譜和超流臨界速度，用同樣的方法得到光晶格中自旋2的超冷玻色氣體的元激發(fā)譜和超流臨界速度。我們發(fā)現(xiàn)：束縛在光晶格中的自旋1的超冷玻色氣體，由于有外加磁場(chǎng)的作用，自旋自由度將被凍結(jié)，具體表現(xiàn)為自旋磁量子數(shù)為士1的超冷玻色子其超流臨界

3、速度為0，這樣的玻色子不存在超流相，而自旋磁量子數(shù)為0的玻色子由于沒有磁矩，存在非零的超流臨界速度，即存在超流相；對(duì)于束縛在無外加磁場(chǎng)的光晶格中的自旋2的超冷玻色子，其所有自旋分量的玻色子都存在超流相，且五種自旋分量的玻色子其超流臨界速度是不同的；不論是有外磁場(chǎng)的光晶格中自旋1的超冷玻色子，還是沒有外磁場(chǎng)的光晶格中自旋2的超冷玻色子，隧穿矩陣J，相互作用矩陣元U和格點(diǎn)平均粒子數(shù)n的增大都將引起元激發(fā)能譜和超流臨界速度的增大。 全

4、文共分五章：第一章，介紹BEC的基本理論和實(shí)驗(yàn)及其研究進(jìn)展。第二章，介紹光品格的產(chǎn)生及其物理特性，s-波散射長(zhǎng)度，玻色一哈伯德模型和朗道超流理論。第三章，我們用波戈留波夫變換方法推導(dǎo)出在外加磁場(chǎng)的光晶格中自旋1的超冷玻色氣體的元激發(fā)能譜和超流臨界速度以及光晶格中自旋2的超冷玻色氣體的元激發(fā)能譜和臨界速度。分析了各物理參數(shù)對(duì)超流性的影響，超流臨界速度與自旋分量的相關(guān)性及其可操控性，為實(shí)驗(yàn)探測(cè)超流相及光晶格中旋量玻色-愛因斯坦凝聚體的組分分