光晶格中的玻色-愛因斯坦凝聚.pdf

1、玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)作為一種新的物質形態(tài)，是近年來物理學界的研究熱點之一。玻色-愛因斯坦凝聚最基本的特征是：當玻色氣體的溫度低于臨界溫度時，宏觀量級的玻色子將聚集在能量最低的宏觀量子相干態(tài)(基態(tài))。玻色-愛因斯坦凝聚體中，所有粒子都處于能量的最低態(tài)，并且有相同的物理特征，只需要用一個波函數(shù)來描述。光晶格的實現(xiàn)為人們研究BEC開辟了新的方向。目前冷原子光晶格已成為冷原子操控中的一個重要課題，應用光晶格控制原子玻色-愛因斯坦凝聚體的

2、研究取得了突破性的進展，在量子計算、量子信息和量子輸運等方面有著廣闊的應用前景。首先，本文利用統(tǒng)計力學的方法，研究了超冷玻色原子氣體向光晶格裝載過程中體系的熱力學性質，計算了玻色體系總粒子數(shù)、臨界溫度、基態(tài)占據(jù)率和內能、定容熱容量、熵等熱力學參量，分析了裝載過程中各熱力學參量的變化特點以及臨界溫度附近系統(tǒng)的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)：當(T|Tc)相同時，諧振勢阱中基態(tài)占據(jù)率比光晶格中的大，凝聚體系更加穩(wěn)定；凝聚體的內能U與Tα+1成正比，定容熱

3、容量Cv與Ta成正比；超冷玻色原子氣體向光晶格緩慢絕熱裝載過程中，體系的熵保持不變；如果(T|Tc)小于0.30時，隨著加載強度的增大，基態(tài)占據(jù)率變大，體系越穩(wěn)定，然而，當(T|Tc)大于0.70時，隨著加載強度的增大，玻色體系變得不穩(wěn)定了。玻色-愛因斯坦凝聚體滿足Gross-Pitaevskii方程。最后，本文通過求解Gross-Pitaevskii方程來研究光晶格中玻色-愛因斯坦凝聚體的基態(tài)性質，求解不同勢阱深度的光晶格勢場下凝聚體

4、的基態(tài)波函數(shù)和能量。研究結果表明：基態(tài)波函數(shù)的波峰處對應著光晶格勢場的波谷處，勢場波谷處體系能量低，粒子出現(xiàn)的幾率大，粒子數(shù)密度也就越大，體系越穩(wěn)定；隨著光晶格勢場的增大，基態(tài)波函數(shù)的峰值越來越大、谷值越來越小，光晶格勢場大到一定程度時，各格點的粒子數(shù)趨向于平衡；隨著光晶格勢場的增大，光晶格中凝聚體的基態(tài)能量、第一激發(fā)態(tài)能量減小；玻色-愛因斯坦凝聚體的能帶結構中出現(xiàn)能隙，能帶序號越小，能帶寬度就越小，能態(tài)密度就越大；凝聚體的能量隨粒子數(shù)