【摘要】：超冷原子是將原子保持在一個接近于絕對零度的極低溫狀態(tài)。在這樣的低溫條件下,原子具有顯著波動性,其量子性質(zhì)變得極為重要。實驗上可通過光晶格束縛堿金屬原子配合蒸發(fā)冷卻方法,來達到超冷溫度。利用Feshbach共振技術(shù),可調(diào)節(jié)光晶格中原子間的碰撞相互作用。因此采用超冷原子體系來模擬凝聚態(tài)強關(guān)聯(lián)系統(tǒng),能夠精確調(diào)控其相互作用。這使超冷原子體系被廣泛用于研究超流,量子磁性,超導(dǎo)配對等量子效應(yīng)。近幾年,低維光晶格中原子自旋軌道耦合(SOC)的人工合成引起了廣泛關(guān)注。人們預(yù)言,在引入自旋軌道耦合后,超冷原子氣體會具有一些全新的性質(zhì)。本文以光晶格中具有吸引相互作用的一維Fermi氣體為研究對象,使用Fermi-Hubbard模型研究了具有自旋軌道作用體系的量子相特性。我們首先采用平均場方法計算體系的能隙分布與準粒子能譜情況,來分析不同格點規(guī)模下的費米鏈。在存在自旋軌道作用的情況下,我們驗證了非零動量配對超導(dǎo)相Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov(FFLO)與拓撲超流相(TSF)這兩個相的存在性,并分析各類相的能隙與能譜特征。我們通過對比不同自旋軌道強度下量子相相圖以及能隙能譜的變化趨勢,來考察自旋軌道作用對FFLO相以及TSF相的影響,給出了不同格點數(shù)目下體系表現(xiàn)出的一些性質(zhì)差異。接下來我們使用Lanczos精確對角化方法計算了少格點半填滿條件下的情形。此法可直接計算體系的基態(tài)波函數(shù)與基態(tài)能量,根據(jù)粒子配對關(guān)聯(lián)曲線與磁化率變化研究費米鏈量子相性質(zhì)。我們先分析了外加磁場或自旋軌道耦合單獨作用下對超導(dǎo)配對的影響。發(fā)現(xiàn)在無自旋軌道作用時,并不存在FFLO超導(dǎo)相。然后研究磁場和自旋軌道耦合共同作用下的情形。分析FFLO相的存在與磁化率以及自旋占有數(shù)之間的關(guān)系。并得到零動量Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)配對與非零動量FFLO配對同時存在的特殊混合相,我們稱之為FFLO-BCS相。最后討論了量子相圖奇異性與磁化率躍變之間的聯(lián)系,證明了費米鏈的量子相性質(zhì)與格點規(guī)模大小是緊密相關(guān)的。
【圖文】：

邐Ｉ逡逑圖１－１邋一維光晶格周期勢阱內(nèi)束縛冷原子示意圖。逡逑實際的冷原子實驗中，，需要在三個方向都加上對射光束。如圖１－２所示，使逡逑用三對互相正交的激光束，可以將原子束縛在格點附近。對于研宄的？維體系，逡逑為束縛在三維光晶格中的一維原子鏈。逡逑圖１－２光晶格結(jié)構(gòu)示意圖（ａ）原子被束縛在由兩對互相正交的激光束干涉形成管狀勢阱內(nèi)；逡逑（ｂ）三對互相正交的激光束形成的周期排列的點狀勢阱１２９１。逡逑光晶格中原子間的典型距離一般為固體中原子間距的幾百倍，這也是僅在接逡逑近絕對零度才會出現(xiàn)顯著量子效應(yīng)的原因。逡逑３逡逑

＊邐Ｉ逡逑圖１－１邋一維光晶格周期勢阱內(nèi)束縛冷原子示意圖。逡逑實際的冷原子實驗中，需要在三個方向都加上對射光束。如圖１－２所示，使逡逑用三對互相正交的激光束，可以將原子束縛在格點附近。對于研宄的？維體系，逡逑為束縛在三維光晶格中的一維原子鏈。逡逑圖１－２光晶格結(jié)構(gòu)示意圖（ａ）原子被束縛在由兩對互相正交的激光束干涉形成管狀勢阱內(nèi)；逡逑（ｂ）三對互相正交的激光束形成的周期排列的點狀勢阱１２９１。逡逑光晶格中原子間的典型距離一般為固體中原子間距的幾百倍，這也是僅在接逡逑近絕對零度才會出現(xiàn)顯著量子效應(yīng)的原因。逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O469

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 周晶;超冷原子系統(tǒng)物理性質(zhì)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

本文編號：2594155