玻色—愛(ài)因斯坦凝聚中集體激發(fā)的landau阻尼研究

1、玻色玻色—愛(ài)因斯坦凝聚中集體激發(fā)的愛(ài)因斯坦凝聚中集體激發(fā)的Lau阻尼研究阻尼研究【摘要】：玻色愛(ài)因斯坦凝聚(BoseEinsteincondensation，BEC)是玻色子體系在溫度小于某一臨界值時(shí)大量粒子宏觀地占據(jù)一個(gè)或幾個(gè)量子態(tài)的現(xiàn)象。BEC是量子統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的最基本結(jié)論之一，是一大類宏觀量子現(xiàn)象的物理根源，是超導(dǎo)超流物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。BEC的研究是許多物理學(xué)科領(lǐng)域(原子與分子物理，量子與原子光學(xué)，統(tǒng)計(jì)與凝聚態(tài)物理等)的交叉點(diǎn)，具有

2、非常重要的理論意義。另外，BEC的研究也有誘人的應(yīng)用前景，包括研制原子激光和大大提高基本物理量的測(cè)量精度等。元激發(fā)是統(tǒng)計(jì)與凝聚態(tài)物理學(xué)的基本研究?jī)?nèi)容之一。集體激發(fā)是低溫下BEC的最基本的激發(fā)模式。研究集體激發(fā)對(duì)于了解凝聚體的基態(tài)，超流特性和熱力學(xué)性質(zhì)等都有十分重要的作用。粒子之間的相互作用不僅導(dǎo)致集體激發(fā)的出現(xiàn)，而且使其振幅產(chǎn)生衰減(稱為阻尼)和振動(dòng)頻率發(fā)生移動(dòng)。對(duì)于囚禁在勢(shì)阱中的玻色子，集體激發(fā)振幅隨時(shí)間的衰減主要通過(guò)Lau阻尼機(jī)制，

3、即集體模吸收一個(gè)準(zhǔn)粒子后變成一個(gè)新的準(zhǔn)粒子。Lau阻尼是囚禁BEC中最基本的現(xiàn)象。Lau阻尼的精確計(jì)算可以用來(lái)解釋許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，檢驗(yàn)和發(fā)展凝聚體系的量子多體理論。Lau阻尼的精密測(cè)量也可反之用來(lái)推斷粒子之間的相互作用和體系的超流性質(zhì)。盡管世界上許多著名的實(shí)驗(yàn)室和理論研究小組對(duì)囚禁BEC中集體激發(fā)的Lau阻尼進(jìn)行了大量的研究，但由于問(wèn)題的復(fù)雜性，至今為止對(duì)現(xiàn)有的諸多實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍然沒(méi)有滿意的理論解釋。本【學(xué)位級(jí)別】：博士【學(xué)位授予年份】：20

4、07【分類號(hào)】：O414.2【目錄】：中文摘要68Abstract811目錄1114第一章緒論14311.1引言14151.2無(wú)約束理想氣體的玻色愛(ài)因斯坦凝聚15191.3諧振子勢(shì)中理想氣體的玻色愛(ài)因斯坦凝聚19211.4玻色愛(ài)因斯坦凝聚的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)21251.5玻色愛(ài)因斯坦凝聚的研究動(dòng)態(tài)25291.6本文的工作2931第二章玻色愛(ài)因斯坦凝聚中的元激發(fā)和集體激發(fā)的阻尼31722.1零溫玻色愛(ài)因斯坦凝聚的GrossPitaevskiiBog

5、oliubov理論31442.1.1GrossPitaevskii方程31372.1.2Bogoliubov方程37402.1.3流體動(dòng)力學(xué)方程40442.2有限溫度玻色愛(ài)因斯坦凝聚凝聚的HartreeFockBogoliubov平均場(chǎng)理論44512.3ThomasFermi近似51532.4改進(jìn)的ThomasFermi近似53542.5集體激發(fā)阻尼的微擾計(jì)算公式54612.6集體模和Lau集體模阻尼的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究61722.6.

6、1球?qū)ΨQ囚禁玻色愛(ài)因斯坦凝聚中的集體模和最低階呼吸模Lau阻尼研究的數(shù)值模擬結(jié)果61652.6.2軸對(duì)稱囚禁玻色愛(ài)因斯坦凝聚中的集體模和ω~_模Lau阻尼實(shí)驗(yàn)研究的方法與結(jié)果6572第三章球?qū)ΨQ排斥相互作用原子氣體玻色愛(ài)因斯坦凝聚中集體激發(fā)的Lau阻尼72843.1GrossPitaevskii和BogoliubovdeGennes方程的無(wú)量綱無(wú)發(fā)散解析解72753.2Lau阻尼的無(wú)量綱公式75773.3Lau阻尼強(qiáng)度77793.4不同