25384.自旋—軌道耦合的冷原子

1、@作者姓名：指導(dǎo)教師：學(xué)位類別：學(xué)科專業(yè)：研究所：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)UniversityofChiⅡeseAcademyofSciences博士學(xué)位論文自旋軌道耦合的冷原子張義財(cái)劉伍明研究員中國(guó)科學(xué)院物理研究所理學(xué)博士理論物理中國(guó)科學(xué)院物理研究所2014年4月摘要由于冷原子的純凈性和相互作用的可調(diào)性，冷原子系統(tǒng)為探索和研究新奇物理提供了理想的平臺(tái)。最近在中性原子中，人們實(shí)現(xiàn)了人工規(guī)范勢(shì)和自旋一軌道耦合相互作用，從而為模擬規(guī)范勢(shì)中的新奇量子現(xiàn)

2、象提供了可能。研究表明，自旋～軌道耦合可以帶來(lái)一系列的新奇物理現(xiàn)象。人們發(fā)現(xiàn)在自旋一軌道耦合的存在下，冷原子間的相互作用發(fā)生了的改變。例如，自旋一軌道耦合可以使兩體散射波函數(shù)的短程行為發(fā)生改變，引起混合分波散射。由于自旋一軌道耦合引起了低能態(tài)密度的改變，從而使得兩體束縛態(tài)的存在條件發(fā)生了的變化。對(duì)于費(fèi)米原子氣體，由于自旋軌道耦合能把s一波和p波散射通道耦合起來(lái)，僅由單純s一波相互作用可以誘發(fā)p波的超流BCS配對(duì)。這個(gè)有效的p波配對(duì)為新奇

3、的拓?fù)涑鲬B(tài)和Majorana費(fèi)米子的實(shí)現(xiàn)提供了關(guān)鍵性的條件。本論文將對(duì)自旋一軌道耦合冷原子的相互作用特性，以及玻色一愛因斯坦凝聚體的基態(tài)和動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行研究。具體地，第一章討論玻色一愛因斯坦凝聚現(xiàn)象及其冷原子相互作用的Feshbach共振調(diào)節(jié)；同時(shí)還研究了使用周期調(diào)制的光場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)空間變化的原子問(wèn)相互作用。第二章主要介紹了人工規(guī)范勢(shì)和自旋軌道如何在冷原子中實(shí)現(xiàn)。第三章討論了自旋一軌道耦合如何根本的改變一維散射特性以及對(duì)束縛誘導(dǎo)共振的影響

4、。第四章討論了自旋一軌道耦合引起的玻色一愛因斯坦凝聚體的新奇量子態(tài)和動(dòng)力學(xué)。例如，對(duì)于二維的自旋一軌道耦合的玻色愛因斯坦凝聚體，依賴于相互作用和外部勢(shì)阱的不同，自旋一軌道耦合帶來(lái)了平面波相，駐波相或渦旋態(tài)。由于自旋一軌道耦合帶來(lái)的多能級(jí)結(jié)構(gòu)，一些有趣的相對(duì)論動(dòng)力學(xué)效應(yīng)也可以出現(xiàn)在自旋一軌道耦合的冷原子中。例如，相對(duì)論電子的顫抖震蕩現(xiàn)象(zitterbewegung)也能在冷原子中模擬和觀測(cè)。我們考慮了三分量原子的顫抖震蕩現(xiàn)象及其外部磁場(chǎng)