《玻色-愛因斯坦凝聚體中的怪波及其量子操控研究》是依託西北大學，由趙立臣擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：玻色-愛因斯坦凝聚體中的怪波及其量子操控研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙立臣
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題主要研究單組分和多組分玻色-愛因斯坦凝聚體中怪波的動力學性質，致力於探究怪波的分布、演化特點，研究其軌跡、頻譜上的演化規律。我們將基於這些特徵討論怪波的分類，並給出各種不同性質怪波的存在、激發條件。進一步，我們通過調節原子間相互作用強度、外勢阱來研究對怪波的操控問題。另外，我們還將研究不同種類局域波跟怪波之間的相互作用規律。這些問題的研究將為怪波的實驗觀測和套用提供理論支持。
結題摘要
怪波廣泛存在於非線性物理系統中，具有顯著區別於孤子的動力學性質。超冷原子體系由於其可控性強，可觀測性優等特點而成為探究怪波的激發性質和產生機制的良好平台之一。本項目主要基於玻色-愛因斯坦凝聚體系的動力學特徵來探究怪波的動力學特性、產生機制、以及如何實現對它的可控激發。我們的結果揭示了怪波是源於調製不穩定區的共振擾動，大大加深了學界對怪波的產生機制的理解。進一步，我們還首次解釋了不同時空結構怪波的產生原因，並且成功解釋了幾種典型怪波結構之間的轉換關係。特別地，我們還首次討論了調製不穩定和調製穩定區的臨界區域的弱擾動激發問題，展示了一種奇特的動力學特性----弱擾動最終演化為孤子激發。這些結果大大加深了學界對怪波激發機制的理解，並建立了怪波和調製不穩定性之間更加緊密的關係。提議了一種實現怪波的可控激發的方式，利用玻色凝聚體系中的密度和相位調製技術可以方便地驗證我們的理論結果。再者，我們還討論了帶有對-轉換效應的兩組分耦合凝聚體中的怪波、呼吸子等局域波激發性質。相關結果展示了諸多新奇的時空結構特點，顯著區別於之前的矢量怪波研究結果。我們預言了在條紋相背景上的怪波激發，並給出了在該背景上的怪波激發的個數規律。這些結果大大豐富了人們對怪波激髮結構的認識。進一步，本項目還研究了一些高階效應，如自陡峭效應、高階相互作用等，對怪波激發性質的影響。相關結果展示了怪波的魯棒性，並給出一些穩定的孤子激髮結構。特別地，一些高階效應可以誘發穩定的有理型孤子，弱擾動演化為孤子行為等。這些結果進一步豐富了對調製不穩定性的認識，並初步建立了怪波和孤子激發之間的聯繫。另外，我們還討論了幾種簡單情景下物質波孤子之間的干涉、隧穿和轉換性質，為將來系統研究物質波孤子的波動性質打下了堅實的理論基礎。
