【摘要】：在過(guò)去的二十多年間,超冷原子的相關(guān)研究引起了人們的廣泛關(guān)注,并且被發(fā)展成為許多物理研究領(lǐng)重要的實(shí)驗(yàn)載體。原子間的散射長(zhǎng)度可以通過(guò)不同類型的Feshbach共振來(lái)調(diào)節(jié)到所需要的任意值,原子之間的相互作用由此可以被精確地調(diào)節(jié)和控制。由于合成規(guī)范場(chǎng)技術(shù)的普遍研究,對(duì)超冷原子的許多新的控制方法也得到了迅速的發(fā)展。有關(guān)自旋軌道耦合和自旋相關(guān)系統(tǒng)的一些理論和實(shí)驗(yàn)工作已經(jīng)在模擬的量子多體系統(tǒng)中進(jìn)行。而這些研究工作的實(shí)現(xiàn)為超冷原子研究包括超流體在內(nèi)的量子相位開(kāi)辟了一條廣闊的途徑。在本論文中,我們研究了在一維光學(xué)晶格中的超冷原子氣體~(173)Yb的軌道Feshbach共振及其超流性質(zhì)。在光學(xué)晶格勢(shì)的局域密度近似和帶內(nèi)庫(kù)伯對(duì)的平均場(chǎng)近似的假設(shè)下,我們得到一個(gè)雙能帶模型。得到了該體系的三個(gè)重要的性質(zhì),第一與隧穿能對(duì)應(yīng)的超流相到朗道費(fèi)米液體相(LFL)的過(guò)渡,動(dòng)量空間中的粒子分布的額外峰值,以及與溫度對(duì)應(yīng)的超流-LFL的相變。然后,在以上工作的基礎(chǔ)上通過(guò)在雙通道模型中引入兩個(gè)不同的核自旋態(tài)之間的拉曼耦合,我們發(fā)現(xiàn)拉曼耦合強(qiáng)度的增加可以阻礙庫(kù)珀對(duì)的形成,從而降低了費(fèi)米氣體的超流性。然而當(dāng)存在合成磁通量,拉曼激光可以通過(guò)調(diào)節(jié)庫(kù)珀對(duì)之間的相互作用進(jìn)而促進(jìn)系統(tǒng)的超流性質(zhì),促進(jìn)作用對(duì)于較大的軌道Feshbach共振失諧更為明顯。此外,我們還通過(guò)引入一個(gè)合成的二維晶格來(lái)描述手性流的形成。我們發(fā)現(xiàn)手性流隨磁通量具有周期性的變化。在開(kāi)通道中,軌道Feshbach共振失諧會(huì)改變手性流的方向。對(duì)于閉通道而言,軌道Feshbach共振失諧僅促進(jìn)手性流的增加而不會(huì)改變其方向。最后,我們還對(duì)由兩個(gè)激光場(chǎng)共同驅(qū)動(dòng)的BEC系統(tǒng)的光學(xué)腔進(jìn)行了研究,其中橫向的激光通過(guò)腔鏡,縱向的激光通過(guò)腔軸。我們采用了雙模近似,其中與凝聚模式相比,激發(fā)態(tài)的波戈留波夫模也能被大量的原子所填充。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),超輻射相變的相變點(diǎn)可以通過(guò)兩個(gè)泵浦激光的強(qiáng)度和原子間的相互作用來(lái)控制。在絕熱近似和取合適的腔損耗率下,系統(tǒng)表現(xiàn)為一個(gè)有效的雙模模型,其中兩個(gè)原子場(chǎng)的模式分別通過(guò)與光場(chǎng)的相互作用而耦合。這導(dǎo)致了兩種模式的都出現(xiàn)了頻率的移動(dòng),并且能夠通過(guò)原子與腔場(chǎng)的有效失諧來(lái)控制。在我們有效的雙模模型中,相位噪聲作為一個(gè)經(jīng)典的隨機(jī)泵浦項(xiàng)用來(lái)驅(qū)動(dòng)凝聚態(tài)模和波戈留波夫模的正交漲落的幅值。即使在很強(qiáng)的光場(chǎng)中,也可以通過(guò)操縱腔與原子的有效失諧來(lái)降低甚至消除相位噪聲對(duì)原子場(chǎng)的兩種振動(dòng)模式的耦合。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O562;O413

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