【摘要】：近年來,由于冷原子技術(shù)的飛速發(fā)展,使得其成為研究各種量子物理現(xiàn)象的理想平臺。尤其是利用磁控Feshbach共振調(diào)節(jié)簡并費(fèi)米原子之間的相互作用,從而實(shí)現(xiàn)從弱相互作用下的松散庫珀對凝聚的Bardeen-Cooper-Schriffer類型的超流到強(qiáng)吸引相互作用下緊致玻色分子的玻色-愛因斯坦凝聚的過渡。從對稱性上來看,BCS極限的物理可以由洛倫茲不變性來描述,而相反的BEC極限,系統(tǒng)的對稱性是伽利略平移不變性。在多體物理中,具有洛倫茲不變性的系統(tǒng),當(dāng)發(fā)生自發(fā)對稱破缺的時候,會伴隨希格斯模式的產(chǎn)生,而在伽利略平移對稱性的系統(tǒng)中,并不會有希格斯模式的激發(fā)。因此,在這個BCS倒BEC過渡的圖像下,使得我們可以探索希格斯模式隨著洛倫茲不變性的消失是如何演化的。在稍高與超流轉(zhuǎn)變溫度T_c的有限溫度下,當(dāng)s波散射長度發(fā)散的時候,系統(tǒng)處在一個強(qiáng)漲落區(qū)域,而此時漲落對系統(tǒng)的輸運(yùn)性質(zhì)如何影響也是一個比較開放的問題。因此,本文的目的是研究這個連續(xù)過渡的系統(tǒng)中,希格斯模式的演化行為和量子漲落對輸運(yùn)的影響。2017年,美國科學(xué)院院刊PNAS報道了Essilinger實(shí)驗(yàn)組在BCS-BEC體系中觀測到了反常電導(dǎo)。之后三個理論小組從不同的角度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。其中劉波揚(yáng)和Ueda認(rèn)為這個反常電導(dǎo)的貢獻(xiàn)是來自于超流轉(zhuǎn)變溫度附近的費(fèi)米子的預(yù)配對,不同的是劉波揚(yáng)是在窄共振體系中計算的結(jié)果。另一個解釋就是當(dāng)系統(tǒng)處在超流區(qū)域時,在多重Andreev反射的效應(yīng)下,費(fèi)米子通過量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的粒子數(shù)出現(xiàn)了反常的增大,從而出現(xiàn)反常電導(dǎo)。在第三章作為熱身,我們重新計算了在BCS-BEC過渡中的電導(dǎo)在不同相互作用強(qiáng)度1/a_sk_F隨著溫度變化的結(jié)果。因?yàn)樵趶?qiáng)相互作用時,在超流溫度一下但靠近T_c時,電導(dǎo)的貢獻(xiàn)是來自于量子漲落還是多重Andreev反射,現(xiàn)在也還存在爭議,因此我們只討論非超流的情況。Esslinger組在2013年和2018年分別研究了在弱相互作用和強(qiáng)相互作用費(fèi)米氣體中的熱電效應(yīng)。它們發(fā)現(xiàn)在體系從彈道輸運(yùn)到擴(kuò)散輸運(yùn)的過程中,熱電優(yōu)值會變大。而強(qiáng)相互費(fèi)米體系中的熱電效應(yīng)研究中,其中一個比較重要的結(jié)論就洛倫茲數(shù)在比較大的禁閉勢中違反了Wiedemann-Franz定律。因此,為了研究熱電效應(yīng)在BCS-BEC有限溫度的變化行為,我們在第四章利用與第三章相似的方法,研究了BCS-BEC過渡中的熱電效應(yīng)。我們發(fā)現(xiàn)在幺正區(qū)域,超流轉(zhuǎn)變溫度附件,作為衡量費(fèi)米液體的洛倫茲數(shù)會嚴(yán)重偏離費(fèi)米液體要滿足的Wiedemann-Franz定律,變得非常小,這個事實(shí)說明在強(qiáng)漲落區(qū)域,系統(tǒng)不能再由朗道費(fèi)米液體來描述。在固定T/T_0=1.1時,其中T_0是幺正區(qū)域的轉(zhuǎn)變溫度,熱電優(yōu)值ZT隨著相互作用的增大而單調(diào)遞增。同樣,我們也計算了系統(tǒng)的熱電優(yōu)值隨著穿透系數(shù)Tm也是單調(diào)遞增的。BCS-BEC過渡中的希格斯模式的隨著相互作用的演化行為將會在第五章討論。在零溫時,希格斯模式的信號隨著系統(tǒng)超BEC一端演化,變得越來越模糊,最終在BEC一端將會完全與兩費(fèi)米子連續(xù)區(qū)域相重合。而有限溫度的計算,我們將相互作用強(qiáng)度設(shè)定在實(shí)驗(yàn)上可以達(dá)到的區(qū)域1/a_sk_F=-1,證明了在目前實(shí)驗(yàn)可以到達(dá)的溫區(qū)希格斯模式的信號仍然可以被很好的分辨。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O413

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本文編號：2706436