本文關(guān)鍵詞：超冷費(fèi)米氣體BCS-BEC渡越區(qū)的配對(duì)漲落研究

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【摘要】：在稀薄原子氣體形成玻色-愛因斯坦凝聚的基礎(chǔ)上可開展很多新奇的實(shí)驗(yàn),通過這些宏觀系統(tǒng)下的實(shí)驗(yàn)可以探究一些量子理論的根本問題。特別是通過Feshbach共振實(shí)現(xiàn)的費(fèi)米原子之間的相互作用的任意調(diào)節(jié),使得研究從弱配對(duì)的BCS超流到強(qiáng)配對(duì)的雙原子分子的玻色愛因斯坦凝聚(BEC)的過渡區(qū)域成為可能。對(duì)冷原子費(fèi)米氣體BCS-BEC渡越區(qū)的研究普遍認(rèn)為將有助于理解高溫超導(dǎo)的贗能隙現(xiàn)象。長(zhǎng)期以來,對(duì)獲得能夠完整描述從BCS極限到BEC極限整個(gè)區(qū)間理論的探索一直是物理學(xué)研究中的一個(gè)熱門話題。對(duì)于這一系統(tǒng)的研究,在Eagels和Leggett的開創(chuàng)性工作之后,Nozieres和Schmitt-Rink (NSR)于1985年發(fā)展了圖的方法來處理有限溫的正常相情況。NSR工作的成功之處在于引入了粒子-粒子對(duì)漲落,但是在該系統(tǒng)中還存在一種源于粒子-空穴道的漲落,這就是首先被Gorkov-Melik-Barkhudarov (GMB)考慮的漲落,我們也稱它為誘導(dǎo)相互作用。在多數(shù)關(guān)于誘導(dǎo)相互作用的研究中大多只計(jì)及了其最低階,余增強(qiáng)等人利用梯形近似考慮粒子-空穴的完全漲落。不過余增強(qiáng)等人的工作是在NSR的框架中對(duì)GMB近似的推廣,即在利用費(fèi)米傳播子計(jì)算粒子數(shù)時(shí),只計(jì)及了自能修正的最低級(jí)�？紤]到在BCS-BEC渡越區(qū)漲落重要性,非自洽的T矩陣近似可能是一個(gè)更好的選擇。本論文工作即為把推廣的GMB近似從NSR框架推廣到]TMA框架,并在此基礎(chǔ)上通過計(jì)算相關(guān)物理量與實(shí)驗(yàn)比較。首先我們計(jì)算整個(gè)BCS-BEC渡越區(qū)的轉(zhuǎn)變溫度并與其它文獻(xiàn)中的結(jié)果進(jìn)行了比較。計(jì)算結(jié)果介于余增強(qiáng)等人的結(jié)果和Tsuchiya等人在nTMA框架中沒有考慮誘導(dǎo)作用的計(jì)算結(jié)果之間。在幺正極限下,我們得到的轉(zhuǎn)變溫度溫度為0.218TF,是Tsuchiya等在沒有考慮推廣的GMB近似下得到的結(jié)果的百分之九十。在BCS極限下,考慮推廣的GMB近似后臨界溫度為沒有計(jì)及該作用的0.45倍。在BEC極限下,誘導(dǎo)作用的影響可以忽略。在冷原子費(fèi)米氣體里,譜函數(shù)的研究至關(guān)重要,通過它,可以計(jì)算幾乎所有的其它物理量。理論物理學(xué)家期望單個(gè)粒子的譜函數(shù)在轉(zhuǎn)變溫度之上展現(xiàn)贗能隙行為。但是,最近在實(shí)驗(yàn)上就強(qiáng)相互作用的費(fèi)米氣體是否存在贗能隙有爭(zhēng)議。本論文在nTMA的框架下考慮推廣的GMB近似后,給出了幺正極限下正常相的譜函數(shù)和態(tài)密度。從譜函數(shù)在能量動(dòng)量平面的數(shù)值結(jié)果上,我們發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)變溫度附近存在倆個(gè)分支,隨著溫度的升高,倆支變成了單個(gè)向上的分支。在轉(zhuǎn)變溫度位置,從譜函數(shù)在費(fèi)米動(dòng)量附近一系列的給定動(dòng)量處,其隨著頻率變化的曲線上我們發(fā)現(xiàn)有明顯的雙峰結(jié)構(gòu)。從態(tài)密度(譜函數(shù)的動(dòng)量和)的數(shù)值結(jié)果可以看出,在頻率為零附近有一個(gè)明顯的減弱。所有這些都表明包含誘導(dǎo)作用后,贗能隙現(xiàn)象仍然存在。本文我們給出了在nTMA框架下計(jì)及推廣的GMB近似后,均勻系統(tǒng)在幺正極限下轉(zhuǎn)變溫度之上的動(dòng)量可分辨射頻譜和單粒子平均能量。結(jié)果表明均勻平衡系統(tǒng)的射頻譜顯示出單峰結(jié)構(gòu),與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致；與實(shí)驗(yàn)比較,我們的計(jì)算結(jié)果符合地更好,沒有過分估計(jì)峰的寬度。在動(dòng)量可分辨射頻譜中,我們發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)變溫度附近同時(shí)存在向上的色散分支和表明贗能隙的存在向下色散分支,且向下的分支是主要的。隨著溫度的增加,僅剩下一個(gè)向上的分支,表明贗能隙消失。通過在該模型下獲得的系統(tǒng)化學(xué)勢(shì)和單粒子平均能量與實(shí)驗(yàn)的比較發(fā)現(xiàn),在低溫時(shí)我們的計(jì)算結(jié)果略高于實(shí)驗(yàn)值,而在0.6TF至0.8TF溫度區(qū)域與Tokyo的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合的較好。
【關(guān)鍵詞】：BCS-BEC渡越區(qū) T-矩陣 誘導(dǎo)作用
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O562
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-11
• 第1章 引言11-15
• 第2章 BCS理論15-27
• 2.1 BCS哈密頓量15
• 2.2 波戈留波夫變換15-18
• 2.3 BCS基態(tài)18-19
• 2.4 序參量及轉(zhuǎn)變溫度19-23
• 2.5 BCS理論的格林函數(shù)形式23-27
• 第3章 NSR理論27-41
• 3.1 BCS與BEC的聯(lián)系27-28
• 3.2 轉(zhuǎn)變溫度28-41
• 3.2.1 松原頻率求和28-31
• 3.2.2 兩體散射與Feshbach共振31-37
• 3.2.3 臨界溫度37-41
• 第4章 T-矩陣近似與誘導(dǎo)作用41-56
• 4.1 非自洽的T矩陣近似41-48
• 4.2 NSR方案中的誘導(dǎo)相互作用48-51
• 4.3 nTMA方案中的誘導(dǎo)相互作用51-56
• 第5章 射頻譜與單粒子能量56-67
• 5.1 射頻譜56-60
• 5.2 動(dòng)量分辨的射頻譜60-61
• 5.3 單粒子平均能量61-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-79
• 在讀期間發(fā)表文章79-80
• 致謝80-81

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳淑紅;郭柏靈;;費(fèi)米子氣體附近BCS-BEC跨越的Ginzburg-Landau方程組整體解的存在性[J];數(shù)學(xué)物理學(xué)報(bào);2011年05期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 宮昊;超冷費(fèi)米氣體BCS-BEC渡越區(qū)的配對(duì)漲落研究[D];南京大學(xué);2015年

2 黃備兵;超冷原子氣體中的BEC和BCS-BEC轉(zhuǎn)換[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：697374