本文關(guān)鍵詞： 偶極旋量玻色-愛因斯坦凝聚體 雙勢阱 平行(反平行)自旋渦旋對(duì) 淬火動(dòng)力學(xué)　出處：《山西大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：磁渦旋態(tài)由于其簡單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及豐富的動(dòng)力學(xué)性質(zhì),在未來信息存儲(chǔ)和通訊領(lǐng)域具有非常大的潛力。由于偶極相互作用強(qiáng)烈依賴外勢的幾何形狀,能夠?qū)⒆孕杂啥群蛙壍雷杂啥锐詈掀饋?其作用等效于一個(gè)有效磁場,使得原子自發(fā)地形成自旋渦旋態(tài),類似于納米磁性材料中的磁渦旋態(tài)。我們通過數(shù)值求解平均場近似下自旋1偶極旋量BEC的GP方程,研究系統(tǒng)在雙勢阱中的基態(tài)和磁性響應(yīng)性質(zhì),得到兩種不同的基態(tài)自旋渦旋對(duì)結(jié)構(gòu),并且通過實(shí)時(shí)演化研究其碰撞動(dòng)力學(xué)和磁場淬火動(dòng)力學(xué),為實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。首先,我們研究自旋1偶極旋量BEC束縛在對(duì)稱雙勢阱中的基態(tài)和磁性響應(yīng)性質(zhì)。我們主要研究自旋渦旋態(tài),所以假設(shè)勢阱在z方向被高度壓縮。研究發(fā)現(xiàn),由于雙勢阱的出現(xiàn),產(chǎn)生了兩種不同的自旋渦旋結(jié)構(gòu),即平行耦合渦旋對(duì)和反平行耦合渦旋對(duì)。我們還研究了耦合自旋渦旋對(duì)在橫向靜磁場下的磁響應(yīng),發(fā)現(xiàn)上下兩層渦旋中心隨磁場強(qiáng)度的增加而依次消失。其次,我們數(shù)值模擬了平均場理論下自旋1偶極旋量BEC系統(tǒng)中耦合自旋渦旋對(duì)的碰撞動(dòng)力學(xué)和磁場淬火動(dòng)力學(xué)。當(dāng)系統(tǒng)制備到雙勢阱的基態(tài)后,突然撤掉雙勢阱,上下兩層的渦旋開始碰撞,而且每次碰撞后兩個(gè)渦旋的手征發(fā)生交換,其密度特征表明耦合平行渦旋對(duì)的碰撞是同相碰撞而耦合反平行渦旋對(duì)的碰撞是反相碰撞。當(dāng)突然撤掉磁場后,單層凝聚體的渦旋中心開始做螺旋運(yùn)動(dòng),它在x-y平面上的軌跡為橢圓,在y方向的投影為以固有頻率和阻尼率衰減的阻尼振蕩。自旋渦旋對(duì)的振蕩模式可以通過初始磁場的強(qiáng)度以及高斯勢壘的高度來調(diào)節(jié),如平行渦旋對(duì)中兩層渦旋的螺旋運(yùn)動(dòng)不同步,而反平行渦旋對(duì)中渦旋的運(yùn)動(dòng)軌跡為雙螺旋結(jié)構(gòu),兩層渦旋中心朝著相反的方向運(yùn)動(dòng),但是振蕩幅度相同。
[Abstract]:Magnetic vortex states have great potential in the future information storage and communication due to their simple topological structure and rich dynamic properties. The dipole interaction strongly depends on the geometry of the external potential. The spin degree of freedom can be coupled with the orbital degree of freedom, which is equivalent to an effective magnetic field, which makes the atom spontaneously form a spin vortex state. Similar to the magnetic vortex state in nanomagnetic materials, we numerically solve the GP equation of spin 1 dipole BEC in the mean field approximation, and study the ground state and magnetic response of the system in a double potential well. Two different ground state spin-vortex pair structures are obtained, and their collision dynamics and magnetic field quenching dynamics are studied through real time evolution, which provides the basis for the experiment. We study the ground state and magnetic response of the spin 1 dipole BEC binding in a symmetric double potential well. We mainly study the spin vortex state, so we assume that the potential well is highly squeezed in the z direction. It is found that the potential well is highly squeezed in the z direction. There are two different spin-vortex structures, parallel coupled vortex pair and anti-parallel coupled vortex pair. We also study the magnetic response of the coupled spin-vortex pair in the transverse static magnetic field. It is found that the vortex center of the upper and lower layers disappears with the increase of magnetic field intensity. We numerically simulate the collision dynamics and magnetic field quenching dynamics of the coupled spin-vortex pair in the spin 1 dipolar BEC system under the mean field theory. When the ground state of the double potential well is prepared by the system, the double potential well is suddenly removed. The vortex of the upper and lower layers begins to collide and the chiral exchange of the two vortices occurs after each collision. The density characteristics indicate that the collision of coupled parallel vortex pair is the same phase collision, and the collision of coupled antiparallel vortex pair is inverse phase collision. When the magnetic field is suddenly removed, the vortex center of the single layer condensate begins to spiral motion. Its trajectory on the x-y plane is elliptical. The projection in y direction is damping oscillation attenuated by natural frequency and damping rate. The oscillation mode of spin-vortex pair can be adjusted by the intensity of initial magnetic field and the height of Gao Si barrier. For example, the spiral motion of the two layers of the parallel vortex pair is out of sync, while the track of the anti-parallel vortex pair is a double-helical structure. The center of the two layers of vortex moves in the opposite direction, but the oscillation amplitude is the same.
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O469

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本文編號(hào)：1485789