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。考慮到相對論效應，本文主要研究了玻色氣體的凝聚和熱力學性質。 用半經典近似的方法研究了隨機箱中相對論理想玻色氣體的BEC以及熱力學性質，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)現當系統(tǒng)的溫度接近剛性箱子的轉變溫度時，箱子邊界的一個小的波動就會導致系統(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，計算了BEC的轉變溫度和該溫度下系統(tǒng)的Helmholtz自由能。結果表明，該系統(tǒng)的BEC轉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以及熱力學性質。計算了系統(tǒng)的BEC轉變溫度和Helmholtz自由能，討論了粒子質量對BEC轉變溫度和系統(tǒng)的Helmholtz自由能的影響。研究發(fā)現，粒子數越多，系統(tǒng)的BEC轉變溫度越高，該溫度下系統(tǒng)的Helmholtz自由能越低。當保持系統(tǒng)的粒子數不變而改變粒子的靜止質量時，BEC轉變溫度隨靜止

4、質量的減小而增大，而Helmholtz自由能隨靜止質量的減小而降低。同時還發(fā)現，借助量子理論計算的相對論BEC轉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的影響。計算結果表明，系統(tǒng)的BEC轉變溫度和該溫度下系統(tǒng)的Helmholtz自由能隨粒子數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，系統(tǒng)的BEC轉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