1995年,JILA的實(shí)驗(yàn)小組第一次在實(shí)驗(yàn)上使用稀薄原子氣體⁸⁷Rb成功實(shí)現(xiàn)了玻色-愛因斯坦凝聚體。自此之后,隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的飛躍,超冷原子氣體玻色-愛因斯坦凝聚因?yàn)槠鋮?shù)高度的可調(diào)性和高操控度,在近些年來成為了進(jìn)行量子模擬、量子操控的重要試驗(yàn)平臺(tái)。其中,超冷原子對(duì)自旋軌道耦合效應(yīng)的模擬彌補(bǔ)了固體材料中自旋軌道耦合難以調(diào)控的缺點(diǎn),為探測更多新奇的物理現(xiàn)象提供了可能。本文討論了局域拉曼光引發(fā)的局域自旋軌道耦合玻色-愛因斯坦凝聚系統(tǒng)的基態(tài)性質(zhì)及部分動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。首先,本文簡要介紹了玻色-愛因斯坦凝聚的相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì),以及實(shí)現(xiàn)稀薄原子氣體玻色-愛因斯坦凝聚的實(shí)驗(yàn)方法等等。第二,本文介紹了自旋軌道耦合的基本性質(zhì),以及在玻色愛因斯坦凝聚中實(shí)現(xiàn)自旋軌道耦合效應(yīng)的理論與實(shí)驗(yàn)方法。從而進(jìn)一步介紹了平均場多體作用下自旋軌道耦合玻色-愛因斯坦凝聚的單粒子色散譜物理以及基態(tài)性質(zhì),并通過數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了相關(guān)模擬。最終研究了局域自旋軌道耦合玻色愛因斯坦凝聚體系中的基態(tài)性質(zhì),其基態(tài)特性同空間均勻自旋軌道耦合系統(tǒng)中一致,存在有條紋相、平面波相、零動(dòng)量相三種基態(tài),但有趣的是,所有的粒子將在無任何外部勢(shì)... 

【文章來源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同溫度下的熱的布羅意波長變化[1]，由上而下分別對(duì)應(yīng)著越來越低的溫度，可以看到熱德布羅意波長也隨之逐漸增加

上海大學(xué)碩士學(xué)位論文1.1.4玻色-愛因斯坦凝聚的平均場原理與Gross-Pitaevskii方程對(duì)于一個(gè)超冷原子構(gòu)成的玻色-愛因斯坦凝聚體系，原子的相互作用將起到至關(guān)重要的作用，因?yàn)樵谝粋�(gè)BEC體系中，原子之間的距離往往很近，這導(dǎo)致原子之間的相互作用也將非常大。實(shí)驗(yàn)中之所以將堿金屬原子制備成稀薄的原子氣體來實(shí)現(xiàn)BEC，也是主要考慮的原子間相互作用的結(jié)果。在稀薄氣體制備而成的BEC中，由于溫度很低，原子的內(nèi)部原子勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它們的德布羅意波長，因此原子的相互作用將變得很弱，這時(shí)我們?cè)谔幚聿煌娱g相互作用時(shí)可以只考慮s波散射。通常以as為S波散射長度。當(dāng)as為正時(shí)，原子間相互作用是排斥的，反之是吸引的。當(dāng)我們想要調(diào)節(jié)BEC體系中的相互作用強(qiáng)度時(shí)，F(xiàn)eshbach共振是一種十分行之有效的工具。它可以使的散射長度的值超過原子間隔，從而達(dá)到在很大區(qū)間內(nèi)調(diào)節(jié)相互作用強(qiáng)度的結(jié)果（圖1.3）。圖1.3:Feshbach共振的雙通道模型[2]當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的粒子數(shù)很多時(shí)，用理論方法進(jìn)行描述將十分復(fù)雜，粒子間的相互作用也因?yàn)闋砍兜蕉囿w相互作用而變得難以求解。此時(shí)平均場理論就顯得十分重要。對(duì)于稀薄玻色氣體而言，最早利用利用平均場近似來對(duì)其進(jìn)行描述的基本方法是由前蘇聯(lián)科學(xué)家Pitaevskii和另一位科學(xué)家EugeneP.Gross在1947年獨(dú)立6

上海大學(xué)碩士學(xué)位論文圖2.1:自旋軌道耦合現(xiàn)象的半經(jīng)典模型。其中，灰色圓球?yàn)樵趨⒖枷抵徐o止的電子，綠色圓球?yàn)槔@電子做圓周運(yùn)動(dòng)的帶正電的原子核，B為原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磁常其中，e是原子核的電荷量，T是原子核繞電子轉(zhuǎn)動(dòng)的周期，v是原子核轉(zhuǎn)動(dòng)速度，R是原子核轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，此時(shí)原子核轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電流引發(fā)的磁場為B=μ0I2R(2.2)上式中μ0為真空磁導(dǎo)率。代入公式(2.1)，并由于原子核在周圍產(chǎn)生的電場為E=e4πε0R2,所以有B=μ0ε0vE(2.3)其中ε0為真空介電常數(shù)，由c=1/√μ0ε0，上式可整理為B=vEc2=v×Ec2(2.4)等式最右側(cè)為磁場矢量形式。代入E=r·E/r=r·rU(r)/er，p=mev，L=r×p，磁場可表示為B=1meec21rU(r)rL(2.5)其中U(r)是電子在中心電場中感受到的電勢(shì)能，p是電子的軌道動(dòng)量，me是電子質(zhì)量，L是電子的軌道角動(dòng)量。從式中可以看出，電子感受到的磁場與其軌道角動(dòng)量同向。我們知道，電子自轉(zhuǎn)的磁偶極矩為S=gsμBSˉh(2.6)12

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]玻色-愛因斯坦凝聚的物理實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用展望[J]. 王曉輝,李義民,王義遒.  物理. 1998(01)
[2]自由電子顫動(dòng)的雙波函數(shù)描述[J]. 劉全慧,王鑫.  湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1995(03)
[3]NEW SUGGESTION TO DESCRIBE THE RADIATION ATOMS[J]. 黃湘友.  Science in China,Ser.A. 1988(09)



本文編號(hào)：3087550