多組份含偶極作用超冷原子相圖的研究

《多組份含偶極作用超冷原子相圖的研究》是依託南京航空航天大學，由李晉斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多組份含偶極作用超冷原子相圖的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李晉斌
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

冷原子系統由於其高度可控性和純淨性，使得我們可以用它制出人造的強關聯玻色或費米系統，從而倍受物理學家關注。本課題研究含偶極作用超冷原子混合相分離的問題。分別考慮含偶極作用的 Bose-Bose 、Bose-Fermi 形式的超冷原子混合體，通過計算它們在一維、二維和三維位形空間的密度分布與偶極作用以及各組份粒子數的關係，進而系統、定量給出偶極作用強弱、取向對於BEC的形成、形狀、穩定性以及對Fermi 子配對的影響，並與外勢阱、s波散射作用以及溫度等其他因素對於冷原子性質的影響作比較。對偶極作用強的冷原子凝聚實驗改進、理論結果檢驗提出一些建議，對理解 BCS-BEC Crossover 以及電子對形成等強關聯問題給出一些啟示。

結題摘要

本課題組在本基金資助下，圍繞多組份超冷原子相圖的主題開展研究工作，我們考慮二維準周期雙色光格子（BOL）中以及一維隨機散斑勢中的弱相互作用雙分量BEC體系，並通過採用分步Crank-Nicolson方法對其進行研究。仔細考察了分量內和分量間相互作用對雙分量BEC的安德森局域的影響。結果顯示，在準二維框架下，由於無序性的增強，在正弦型勢場中不存在類似於準一維情況的對稱性破缺，而密度分布組態也與一維情況大不相同。通過不斷調節相互作用強度，在不同的勢場中，我們對無序與弱排斥或弱吸引相互作用之間的關係進行了研究。當分量1和分量2分別處於正弦型和餘弦型勢場中時，兩個局域化的BEC分量無法進入混合狀態，即使分量間的相互作用呈吸引性時，它們也各自被穩定地局域在特定的格點中。我們還考察了不同的隨機數產生過程對BEC的安德森局域的影響，以及尾部區域的密度分布組態。我們分別採用MATLAB和FORTRAN函式來產生兩組不同的隨機數，從而獲得勢場中不同形狀的槽，這導致局域化的BEC的中心位置和形態出現差異。 我們還仔細研究了偶極作用誘導的單極長程作用超冷原子混合體的問題，發現，外勢、組分間s 波散射長度、單極作用強度以及粒子數變化對系統的影響差異很大：外勢對於系統的影響遠遠大於其他三個參數。 採用二維硬核的玻色-哈伯德模型，研究大粒子數冷原子性質。首先通過算符變換將模型映射成為二維反鐵磁準海森伯模型。研究結果表明，粒子數密度在0—0.5範圍內增大時，能量呈遞減趨勢，並趨於某一定值，隨著正方晶格系統尺度增大，能量也隨之增大;正方晶格系統尺度一定時，能量和磁化強度隨著溫度的升高而增大，化學勢的變化對能量和磁化強度沒有影響，能量隨著正方晶格系統尺度增大而增大，磁化強度卻隨之減小；正方晶格系統尺度一定時，化學勢的增大對比熱沒有影響，隨著溫度的升高比熱出現先增大後減小的趨勢，最後趨於某個值，達到平衡，而正方晶格系統尺度越大，比熱曲線增大部分的趨勢越大，減小部分的趨勢也更明顯，參照朗道超流理論， 均勻磁化率倒數0—0.5(J/KB)的低溫範圍內有很小的波動，溫度在0.5—2(J/KB)的範圍內，均勻磁化率的倒數隨著溫度的升高而增大，且曲線的趨勢顯示了一種類似近藤行為。 我們發表4篇SCI論文和一篇核心期刊論文。