本文選題：(磁)局域場(chǎng)效應(yīng) + 旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚��； 參考：《華東師范大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：原子玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體在精密測(cè)量、量子模擬、量子信息以及量子計(jì)算等諸多領(lǐng)域都存在著重要的應(yīng)用,是目前物理學(xué)中的一個(gè)熱點(diǎn)研究課題。電磁場(chǎng)是對(duì)其進(jìn)行相干操控的重要工具。在使用電磁場(chǎng)對(duì)玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體進(jìn)行操控的過(guò)程中,玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體作為一種介質(zhì)同時(shí)也會(huì)反過(guò)來(lái)對(duì)電磁波在其中的傳播產(chǎn)生影響,即局域場(chǎng)效應(yīng)。由于超冷原子氣體極其稀薄,通常認(rèn)為局域場(chǎng)效應(yīng)很弱,可以忽略。但是最近的一些研究表明在考慮諸如玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體在駐波光場(chǎng)中的衍射等問(wèn)題的時(shí)候局域場(chǎng)效應(yīng)會(huì)有非常重要的影響。目前對(duì)局域場(chǎng)效應(yīng)的研究工作中考慮的主要是光與單分量玻色-愛(ài)因斯坦斯坦凝聚體之間通過(guò)電偶極躍遷相互作用的情況。在冷原子物理領(lǐng)域中另一個(gè)重要的研究對(duì)象為旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體。對(duì)旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體進(jìn)行相干操控的一種重要工具為微波。微波與旋量原子氣體之間主要通過(guò)磁偶極躍遷發(fā)生相互作用。這種相互作用過(guò)程中的局域場(chǎng)效應(yīng)(為示區(qū)別,我們稱(chēng)之為"磁局域場(chǎng)效應(yīng)",而將前述光與原子氣體通過(guò)電偶極躍遷相互作用時(shí)的局域場(chǎng)效應(yīng)稱(chēng)為"電局域場(chǎng)效應(yīng)")目前尚沒(méi)有引起人們的關(guān)注。本文中我們具體研究了自旋量子數(shù)為1/2的旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體與微波通過(guò)磁偶極躍遷相互作用時(shí)的磁局域場(chǎng)效應(yīng),推導(dǎo)得出了系統(tǒng)滿(mǎn)足的運(yùn)動(dòng)方程,我們發(fā)現(xiàn)該效應(yīng)會(huì)同時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生不同自旋態(tài)原子間等效的的長(zhǎng)程相互作用與短程接觸相互作用。以上述理論為基礎(chǔ),首先我們具體研究了一個(gè)簡(jiǎn)單的一維系統(tǒng)。我們的理論分析以及數(shù)值計(jì)算結(jié)果都表明磁局域場(chǎng)效應(yīng)誘導(dǎo)的等效長(zhǎng)程相互作用會(huì)引起系統(tǒng)的調(diào)制不穩(wěn)定性,從而在系統(tǒng)中產(chǎn)生穩(wěn)定的物質(zhì)波-微波雜合亮孤子。當(dāng)系統(tǒng)中存在強(qiáng)排斥接觸相互作用時(shí),我們用托馬斯-費(fèi)米近似方法構(gòu)造了系統(tǒng)的解析解,結(jié)果表明任意強(qiáng)度的排斥接觸相互作用都不會(huì)破壞孤子解。一個(gè)系統(tǒng)隨著維度的增加,通常會(huì)呈現(xiàn)出更加豐富多彩的物理現(xiàn)象,所以緊接著我們進(jìn)一步考慮了一個(gè)二維系統(tǒng)。在二維玻色-愛(ài)因斯坦凝聚系統(tǒng)中穩(wěn)定的大拓?fù)鋽?shù)量子渦旋不僅具有重要的理論意義,同時(shí)還由于其在量子模擬、量子信息處理與存儲(chǔ)等方面的潛在應(yīng)用價(jià)值而被廣泛研究。但是目前其產(chǎn)生仍然是一個(gè)尚未完全解決的難題(通常拓?fù)鋽?shù)大于1即不穩(wěn)定)。我們的研究表明磁局域場(chǎng)效應(yīng)誘導(dǎo)的等效長(zhǎng)程相互作用可以在系統(tǒng)中產(chǎn)生穩(wěn)定的亮孤子與亮孤子渦旋(數(shù)值驗(yàn)證了的最大拓?fù)鋽?shù)為5)。當(dāng)系統(tǒng)中存在吸引接觸相互作用且強(qiáng)度超過(guò)某一臨界值后孤子和孤子渦旋會(huì)坍縮。在該臨界強(qiáng)度以下,吸引接觸相互作用較弱時(shí)孤子與孤子渦旋可以穩(wěn)定演化,較強(qiáng)時(shí)孤子的形狀會(huì)發(fā)生振蕩,孤子渦旋則會(huì)發(fā)生分裂。孤子渦旋的穩(wěn)定性近似與其拓?fù)鋽?shù)成正比——拓?fù)鋽?shù)越大越穩(wěn)定。存在強(qiáng)排斥接觸相互作用時(shí),托馬斯-費(fèi)米近似結(jié)果表明孤子解不會(huì)被破壞。自旋-軌道耦合是指粒子的自旋自由度與其空間運(yùn)動(dòng)之間的相互作用。在冷原子物理領(lǐng)域目前可以采用拉曼散射的方法在玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體中實(shí)現(xiàn)等效的自旋-軌道耦合。最后我們還將磁局域場(chǎng)效應(yīng)誘導(dǎo)的等效長(zhǎng)程相互作用引入到這樣的系統(tǒng),研究了其中的孤子現(xiàn)象。通過(guò)數(shù)值以及變分方法我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中可以存在三種不同類(lèi)型(普通、條紋、平面波)的孤子解,其中普通孤子與條紋可以穩(wěn)定演化,而平面波孤子則會(huì)隨著時(shí)間增加而逐漸偏離其初始位置運(yùn)動(dòng)起來(lái)。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)相互作用會(huì)消除系統(tǒng)中原本存在的一個(gè)量子相變。我們的這些研究不僅有助于加深對(duì)旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體與微波相互作用系統(tǒng)的物理認(rèn)識(shí),同時(shí)所研究的孤子還有可能被用來(lái)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)波干涉儀與原子激光,用于精密測(cè)量領(lǐng)域;量子渦旋則在量子信息的處理與存儲(chǔ)等方面存在著潛在的應(yīng)用價(jià)值。最后,我們這里的研究還可以擴(kuò)展到分子玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體、簡(jiǎn)并費(fèi)米原子氣體與微波相互作用的情況。
[Abstract]:In this paper , we have studied a simple one - dimensional system . In the process of using electromagnetic field to manipulate Bose - Einstein condensates , the local field effect of Bose - Einstein condensates is considered to be very weak , which can be neglected .
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O469

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 萬(wàn)發(fā)寶,平一梅;場(chǎng)效應(yīng)型超導(dǎo)弱連接三端器件[J];低溫與超導(dǎo);1988年03期

2 劉紹錦;凌志華;;微顯示器件中的邊緣場(chǎng)效應(yīng)及其改善方法[J];液晶與顯示;2006年06期

3 王印月 ,張仿清 ,陳光華;一種測(cè)定a—Si∶H隙態(tài)密度的新方法[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);1985年04期

4 姚公安;覃正;;組織文化的場(chǎng)效應(yīng)[J];軟科學(xué);2006年04期

5 王書(shū)鴻,顧鵬達(dá),劉渭濱,裴士倫,周祖圣;BEPCII直線(xiàn)注入器的尾場(chǎng)效應(yīng)(英文)[J];高能物理與核物理;2004年06期

6 邢益榮,白洪耐,張立鵬,王智;磁場(chǎng)對(duì)Ge表面場(chǎng)效應(yīng)的影響[J];物理學(xué)報(bào);1966年03期

7 王印月 ,張仿清 ,劉欣榮 ,陳光華;用場(chǎng)效應(yīng)法測(cè)量a-Si∶H的定域態(tài)密度[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);1982年03期

8 王印月 ,張仿清 ,陳光華;用場(chǎng)效應(yīng)法研究GD-a-Si_xC_(1-x)∶H薄膜的隙態(tài)密度[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);1985年02期

9 寧海濤;;弱GPS信號(hào)捕獲遠(yuǎn)近場(chǎng)效應(yīng)研究[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;2014年02期

10 鄭有p，

本文編號(hào)：1957890