【摘要】：對稱性在物理學發(fā)展史上占據(jù)著重要的位置。根據(jù)諾特定理,經(jīng)典物理中的每一種對稱性對應(yīng)一種守恒量,物理系統(tǒng)中對稱性的存在大大簡化了物理問題。然而,關(guān)于對稱性及其破缺的思考還僅僅處于一種非零即一的討論,物理體系對稱性破缺的程度不能被連續(xù)量化。在本文中,我們基于群論的有關(guān)知識,提出一種基于弗羅貝尼烏斯范數(shù)的對稱性度量。這種對稱性度量的中心思想是用物理系統(tǒng)的哈密頓量或者密度矩陣在變換操作之后與自身的距離來刻畫不對稱性。另外,這個對稱度的其他良好性質(zhì)進一步保證了它在物理上的合理性。利用這個對稱度,我們探討了物理系統(tǒng)哈密頓量的對稱度,發(fā)現(xiàn)了對稱度與擾動的定量關(guān)系,同時也考慮了量子比特的密度算符的對稱性問題。對稱度的一個重要應(yīng)用是刻畫物理系統(tǒng)的對稱性自發(fā)破缺。對稱性自發(fā)破缺標志著連續(xù)相變的發(fā)生,物體系統(tǒng)由高對稱相破缺到低對稱相。一般來說,相變由序參量描述,發(fā)生連續(xù)相變時,序參量從零連續(xù)地變?yōu)榉橇阒怠Ｒ虼?在對稱性自發(fā)破缺的體系中,其對稱度的降低一定對應(yīng)著某種序參量的增加。這里,我們以玻色愛因斯坦凝聚和超導(dǎo)現(xiàn)象為例,用贗自旋模型考察了其對稱度與序參量,得到了對稱度與序參量的直接關(guān)聯(lián)函數(shù)。對稱性與相干性有著千絲萬縷的聯(lián)系�？梢哉J為,相干性是一種特殊的對稱性。因此,作為對稱性研究的一部分,在這篇論文中,我們也考慮了有關(guān)宏觀物體退相干的問題。我們知道,微觀世界中的體系如電子、原子的運行規(guī)律由量子力學主導(dǎo),而宏觀體系的運動則需要滿足經(jīng)典物理。量子理論與經(jīng)典理論的差別在于量子世界中存在疊加原理導(dǎo)致的量子相干性以及不確定性,由此產(chǎn)生了一個自然而然的問題:為什么宏觀物體不會表現(xiàn)出量子性?其中一個答案是量子退相干理論。量子退相干理論認為物理體系無可避免地會與包含無窮多自由度的環(huán)境存在相互作用,長時間演化的結(jié)果就是體系約化密度矩陣非對角元趨于零,量子相干性消失。本篇論文中,我們考慮宏觀物體——一維相對論性粒子鏈的質(zhì)心的退相干。在粒子鏈中,相鄰粒子間存在最近鄰簡諧勢相互作用,這里我們不考慮粒子鏈之外的環(huán)境因素。我們發(fā)現(xiàn),粒子的質(zhì)心運動和相對運動部分存在相互作用,并且這種相互作用直接導(dǎo)致的質(zhì)心的退相干。事實上,質(zhì)心退相干速率依賴于體系的尺度,粒子數(shù)越大,退相干越快。圖19幅,表1個,參考文獻94篇。
【學位授予單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O413

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本文編號：2790580