本文選題：玻色-愛因斯坦凝聚體 + 一維光晶格　； 參考：《中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)》2016年博士論文

【摘要】：上個(gè)世紀(jì)末,稀薄氣體中玻色-愛因斯坦凝聚體(BEC)的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)引起了量子簡(jiǎn)并氣體研究的熱潮。而光學(xué)晶格因其晶格常數(shù)的可調(diào)節(jié)性和光學(xué)阱深易控制的特點(diǎn),也被廣泛地應(yīng)用于超冷原子實(shí)驗(yàn)的研究。光晶格和BEC的結(jié)合,可以為我們展示非常豐富的量子現(xiàn)象。本論文研究了一維光晶格中BEC的相位漲落和超冷玻色量子臨界氣體密度概率分布的普適規(guī)律,以及靜磁阱中超冷玻色氣體在臨界區(qū)域內(nèi)的動(dòng)量分布和BEC相變溫度以上的一階空間相干性。主要的工作成果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.提出并從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了一種測(cè)量光晶格中BEC相位漲落的新方法。該方法是從光晶格中釋放的原子氣體密度分布的傅里葉功率譜中提取相位漲落。與基于干涉圖樣的對(duì)比度中提取相位漲落的傳統(tǒng)方法相比,我們的方法在光晶格的阱深較深,干涉峰無法辨識(shí)的情況下依然適用。2.研究了一維光晶格系統(tǒng)中超冷玻色量子臨界氣體密度概率分布的普適規(guī)律。發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入了Berezinskii-Kosterlitz-Thouless(BKT)相變以上的量子臨界區(qū)域時(shí),從光晶格中釋放的原子氣體的密度概率服從指數(shù)分布。當(dāng)同時(shí)考慮晶格格點(diǎn)之間以及格點(diǎn)內(nèi)部原子間的相位漲落,我們給出的理論模型可以很好的解釋這種普適規(guī)律。3.研究了靜磁阱中BEC相變溫度附近的超冷玻色氣體的動(dòng)量分布。通過對(duì)空間上處于臨界區(qū)域內(nèi)原子氣體的動(dòng)量分布半高寬進(jìn)行統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)原子氣體的溫度非常接近BEC相變溫度Tc時(shí),動(dòng)量分布的半高寬突然減小,表現(xiàn)出十分明顯的奇點(diǎn)行為。臨界氣體的動(dòng)量分布的觀測(cè)為我們理解臨界行為提供了一個(gè)新的視角。4.采用Kapitza-Dirac散射的辦法,研究了靜磁阱中BEC相變溫度以上超冷玻色原子氣體的一階空間相干性。通過對(duì)干涉圖樣對(duì)比度的統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)溫度非常接近相變溫度時(shí),原子氣體的相干性明顯好于熱原子；隨著溫度的升高,原子氣體的相干性逐漸減弱,最終與熱原子的相干性完全相同。
[Abstract]:At the end of last century, the experimental realization of Bose-Einstein condensate (BECs) in rarefied gases has caused a boom in the study of quantum degenerate gases.The optical lattice is widely used in the study of ultra-cold atomic experiments because of its adjustable lattice constant and easy control of the depth of the optical well.The combination of optical lattice and BEC can show us a very rich quantum phenomenon.In this paper, the phase fluctuations of BEC and the probability distribution of the quantum critical gas density of supercooled boson in one-dimensional optical lattice are studied.The momentum distribution in the critical region and the first-order spatial coherence above the BEC phase transition temperature of the ultra-cooled Bose gas in the magnetostatic trap are also discussed.The main achievements of the work are as follows: 1.A new method for measuring BEC phase fluctuations in optical lattices is proposed and experimentally verified.The method is to extract the phase fluctuation from the Fourier power spectrum of the atomic gas density distribution released in the optical lattice.Compared with the traditional method of extracting phase fluctuation from contrast based on interference pattern, our method is still applicable in the case of deep well depth of optical lattice and unidentifiable interference peak.The probability distribution of supercooled boson quantum critical gas density in one-dimensional optical lattice system is studied.It is found that when the system enters the quantum critical region above the Berezinskii-Kosterlitz-Thoulessitz-BKT phase transition, the density probability of the atomic gas released from the optical lattice is exponentially distributed.When the phase fluctuations between lattice points and atoms within lattice points are considered at the same time, we give a theoretical model that can explain this universal rule.The momentum distribution of supercooled Bose gas near the BEC phase transition temperature in a magnetostatic trap is studied.By statistical analysis of the half-maximum width of the momentum distribution of the atomic gas in the critical region, it is found that when the temperature of the atomic gas is very close to the BEC transition temperature T _ c, the half-maximum width of the momentum distribution suddenly decreases, showing a very obvious singularity behavior.The observation of the momentum distribution of the critical gas provides us with a new angle of view to understand the critical behavior.The first order spatial coherence of supercooled Bose gas above the BEC phase transition temperature in a magnetostatic trap is studied by Kapitza-Dirac scattering method.Through the statistics of the contrast of the interference pattern, it is found that the coherence of the atomic gas is obviously better than that of the thermal atom when the temperature is very close to the phase transition temperature, and the coherence of the atomic gas decreases with the increase of the temperature.In the end, the coherence of the thermal atoms is exactly the same.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【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)：1742925