《冷原子物理中的定向布朗輸運》是依託華僑大學，由付海翔擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：冷原子物理中的定向布朗輸運
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：付海翔
- 依託單位：華僑大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
定向布朗輸運是一種通過非平衡機制把周期勢阱中的無偏布朗運動轉化為朝特定方向輸運的現象。超冷原子氣體是研究這種現象的理想載體。通過對光晶格中的冷原子施加適當的調製，可以在超冷原子氣體中產生定向布朗輸運。.本項目將深入研究冷原子物理中定向布朗輸運這一交叉性課題。著重討論：冷原子準一維輸運受其它方向布朗運動影響的所謂維度約化效應；不同溫度下超冷原子在光晶格中的輸運效率；研究亞光子反衝冷卻極限下的定向布朗輸運，以藉助冷原子物理來研究列維噪聲驅動的布朗運動；探索在超冷原子氣體中研究關聯噪聲驅動的定向布朗輸運的可能性；探討超冷原子碰撞對定向布朗輸運的影響。.本項研究將深化對超冷原子氣體耗散性的認識，也有助於擴大冷原子物理的套用領域，有益於其它研究領域（如生物大分子動力學、納米器件設計等）涉及定向布朗輸運現象的工作。
結題摘要
冷原子物理通常使用光晶格來產生空間周期性的分布結構，在這樣的周期性勢阱中，冷原子除了感受到保守的光學偶極力的作用，還有自發輻射導致的隨機力的作用，這是雷射冷卻原子的源泉。在非對稱的空間周期勢阱中隨機力可以誘導冷原子產生定向布朗輸運。如果隨機力滿足大數定律（高斯噪聲），那么產生的是尋常布朗粒子流；如果噪聲遵從廣義的Lévy統計，原子就會呈現反常擴散，由此可以誘導出反常布朗輸運流。在一定條件下，光晶格中可以出現反常擴散，這是亞光子反衝冷卻的機制之一。我們研究了Lévy白噪聲與雙態隨機電報噪聲共同驅動的反常布朗輸運。我們發現，輸運流可以隨反常擴散指數變化而出現“流反轉”（current reversal）現象，這種現象在此前的反常布朗輸運研究中尚未有報導。我們討論了產生這種現象的原因，認為隨時間隨機跳變的空間周期勢，可以讓驅動反常擴散的兩種機制都能得以表現，這樣的“雙驅動機制”在此前的討論中並沒有得到澄清。我們還發現，勢阱的空間對稱破缺方向也對反常輸運及“流反轉”有影響，原因是隨機電報噪聲的調製帶來額外的非對稱性。此外，我們還研究了隨機電報噪聲強度對反常布朗輸運的影響。 粒子間的相互作用在冷原子物理中效應顯著，隨著原子密度的增加，也必然對布朗輸運產生重要影響。在研修冷原子碰撞理論過程中，我們找到了粒子間幾種常見的長程相互作用的解析解，我們重點研究了“原子實極化”相互作用勢的解，這是一個同時含有庫倫勢與離子極化勢的“兩尺度勢”，既可以描述價電子與原子實的相互作用，也能用於研究最新的“重里德伯態”，但是此前人們從未得到過“兩尺度勢”的解析解。我們討論了該解析解在趨於零和無窮遠的漸近性質，得到了“量子虧損”的表達式。這些結果對於未來開展電子與離子、正負離子、電子與原子等粒子間的相互作用研究將發揮重要作用。 此外，課題組成員還使用高數值孔徑的菲涅爾波帶片研究了橢圓偏振光的緊聚焦，詳細探討了在緊聚焦情形橢偏光的光子自旋角動量與軌道角動量的轉化，提供了在緊聚焦過程中光子的自旋角動量向軌道角動量轉化的有效證據。該項研究成果可用於探索冷原子團中的渦旋態和環上的冷原子輸運。
