超冷原子气体中若干量子现象的研究

发布时间：2017-08-21 22:36

  本文关键词：超冷原子气体中若干量子现象的研究

  更多相关文章： 冷原子 磁性 BKT相变 Feshbach共振 拓扑

【摘要】：本文中我们对超冷原子气体中的若干理论问题进行了研究。这些问题涉及超冷原子费米气体的巡游铁磁性,合成磁场中的二维BKT相变,窄Feshbach共振的射频谱,以及冷原子费米气体的拓扑效应。 首先,我们提出通过引入双势阱的构建来在实验上观测费米气体巡游铁磁相变的实验方案。与通常的单势阱相比,这一方案通过双势阱中两组分费米子分别占据形成磁畴来观测铁磁性相变,这样形成的磁畴结构更加稳定,同时实验上也更加容易观测。我们的计算结果显示这一相变点与Stoner的巡游铁磁相变理论吻合的很好。 接下来,我们研究了基于冷原子中合成磁场新的背景下的二维光晶格玻色气体的BKT相变。我们将这一系统转化为一个阻挫的XY模型,利用蒙特卡罗方法计算了不同磁场下系统的BKT相变温度。我们的结果显示了临界温度与磁场较为复杂的关系。 随后,我们考虑了6Li原子气体在窄Feshbach共振区域的射频谱。我们利用求和规则给出了射频谱的定性特征,随后基于微扰展开计算了这一系统射频谱定量的特征。我们的计算结果很好地解释了宾夕法尼亚州立大学O'Hara小组的实验。 最后,我们基于拉曼诱导的自旋轨道耦合费米气体设计了一套实验用以在其中观测拓扑边缘模。我们提议通过将拉曼耦合部分与超流部分分开,利用6Li原子气体的四个最低的超精细能级来进行实验。我们的计算显示这一提议很好地解决了当前在拉曼耦合费米气体中由于过度受热而无法观测到拓扑信号的问题。
【关键词】：冷原子 磁性 BKT相变 Feshbach共振 拓扑
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O469
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 引言9-11
• 2 超冷原子费米气体中的巡游铁磁性相变11-24
• 2.1 超冷原子气体中的巡游铁磁性相变11-14
• 2.2 巡游铁磁性相变的机理及Stoner模型14-16
• 2.3 基于双势阱构建观测巡游铁磁相变16-23
• 2.3.1 理论模型16-18
• 2.3.2 对称情况(相同势阱深度和总粒子数)18-21
• 2.3.3 非对称情况(不同势阱深度或粒子数)21-23
• 2.4 小结23-24
• 3 合成磁场中的二维BKT相变24-36
• 3.1 冷原子中合成磁场的产生24-25
• 3.2 二维的BKT相变25-30
• 3.3 合成磁场中的二维BKT相变30-35
• 3.3.1 理论模型30-31
• 3.3.2 Metropolis蒙特卡罗算法31-32
• 3.3.3 计算结果与讨论32-35
• 3.4 小结35-36
• 4 窄Feshbach共振区域的射频谱研究36-54
• 4.1 冷原子中的Feshbach共振36-38
• 4.2 Feshbach共振的平均场理论38-40
• 4.3 窄共振区域的射频谱40-53
• 4.3.1 窄共振实验模型42-44
• 4.3.2 求和规则44-47
• 4.3.3 零温及有限温的射频谱47-51
• 4.3.4 计算结果及与实验的拟合51-53
• 4.4 小结53-54
• 5 如何在超冷费米气体中观测拓扑边缘模54-69
• 5.1 冷原子系统中自旋轨道耦合的实现54-58
• 5.2 拓扑边缘模58-60
• 5.3 利用超精细态隧穿实现拓扑边缘模60-68
• 5.3.1 基于~6Li原子气体超精细态的实验配置60-61
• 5.3.2 隧穿的理论模型61-64
• 5.3.3 拓扑边缘模的观测64-66
• 5.3.4 系统受热与粒子数损耗66-68
• 5.4 小结68-69
• 6 结论与展望69-71
• 参考文献71-78
• 作者简历及在学研究成果78-80
• 学位论文数据集80

【共引文献】

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本文编号：715566