【摘要】：近年來,利用Feshbach共振技術(shù)超冷費米氣體成為研究強耦合區(qū)間費米超流的一個很好的平臺。費米超流是現(xiàn)代物理的一個重要研究課題。冷原子氣體中人工合成的自旋-軌道耦合(SOC)、光晶格在相互作用多體系統(tǒng)中引起了豐富的超流相,他們也是有效的量子控制工具。自從20世紀50年代BCS理論的提出,探索費米超流中新奇的配對機理成為了一個重要任務(wù)。在本論文中,我們展示了自旋-軌道耦合的費米氣體的獨特的配對物理。第一部分我們研究了三組分的費米氣體,其中兩組分費米子帶有合成的自旋-軌道耦合。SOC和自旋選擇的相互作用間的耦合作用引起了一種新型的Fulde-Ferrell(FF)費米超流態(tài)。我們發(fā)現(xiàn)考慮費米海影響時,費米海將導致帶有不同質(zhì)心動量FF態(tài)間的競爭,多體系統(tǒng)也會出現(xiàn)兩個FF相變。光晶格也能夠引起有趣的配對物理,第二部分我們研究SOC與光晶格間的耦合對單粒子物理和超流-絕緣相變的影響。通過與嚴格計算結(jié)果對比,我們指出現(xiàn)有的緊束縛模型對于預(yù)測含有SOC情況下的準確的單粒子物理的局限性,這是由于他們忽略了高帶貢獻作用。此外,我們展示了兩維光晶格系統(tǒng)中拉曼場能夠誘導能隙的關(guān)閉和打開,從而引起整數(shù)填充情況下相互作用費米子中有趣的超流再進入現(xiàn)象。上面的這些研究結(jié)果可以在冷原子實驗中利用已有的實驗技術(shù)進行觀測。s波和p波Feshbach共振是調(diào)節(jié)相互作用的重要工具,第三章我們將研究在p波共振附近帶有混合的s波和p波相互作用的費米氣體。根據(jù)數(shù)值計算和得到的相圖進行分析,我們發(fā)現(xiàn)共存的相互作用會導致一個新型的費米超流,這種超流帶有雜化的s和p波配對。相圖中這個雜化超流態(tài)可以在一個可觀的參數(shù)區(qū)間穩(wěn)定存在。在動量空間它的配對場和自旋密度具有有趣的分布形式,特別的是能夠誘導出一個相鎖定的p波配對,這個誘導的配對態(tài)對應(yīng)的自旋組分間沒有p波相互作用。也可以通過測量s和p波的contact驗證超流態(tài)具有的雜化特性,發(fā)現(xiàn)每個自旋組分的動量分布不對稱,出現(xiàn)高動量尾巴現(xiàn)象。得到的研究成果豐富了我們對費米系統(tǒng)中配對超流的認識,并為冷原子氣體中探測多分波散射時的費米超流提供了一種途徑。束縛誘導共振(CIR)是低維相互作用系統(tǒng)中一種非常有趣的現(xiàn)象,吸引了很多研究者的興趣。在第四章中,我們研究準一維原子氣體中誘導的分子態(tài)。我們推導有效一維散射參數(shù),他們可以很好的預(yù)測淺的分子態(tài)的束縛能。非常重要的結(jié)果是,這些淺的分子相比沒有橫場束縛的三維分子在空間要更加擴展,我們的結(jié)果表明共振附近p波相互作用的準一維系統(tǒng)誘導的分子更加穩(wěn)定,分子態(tài)波函數(shù)主要占據(jù)長程區(qū)間,因而可以有效的抑制原子的損失。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O469

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本文編號：2718931