對旋轉(zhuǎn)量子氣體的研究是凝聚態(tài)物理中的核心問題之一。通過旋轉(zhuǎn)框架或引入合成磁場都可以導(dǎo)致量子氣體的旋轉(zhuǎn)。以往的工作主要集中于研究超流態(tài)中產(chǎn)生的量子化渦旋。有關(guān)正常態(tài)熱力學(xué)性質(zhì)的研究相對較少,值得特別關(guān)注。本論文基于解析和數(shù)值方法研究簡諧勢阱中旋轉(zhuǎn)理想玻色和費米氣體的熱力學(xué)性質(zhì),關(guān)注旋轉(zhuǎn)框架和合成磁場對玻色—愛因斯坦凝聚(BEC)相變溫度、磁化強(qiáng)度和粒子流等物理量的影響。通過將玻色與費米系統(tǒng)進(jìn)行比較,加深人們對這兩種量子氣體的認(rèn)識。全文的研究內(nèi)容主要圍繞以下問題展開：首先,選取任意維簡諧勢阱中的理想玻色氣體為研究對象,計算了空間維度對BEC相變溫度和比熱的影響。發(fā)現(xiàn)二維系統(tǒng)的比熱隨溫度呈連續(xù)性變化,三維系統(tǒng)的比熱在BEC相變溫度點存在躍變,高溫極限下均趨于經(jīng)典值。同時,還對冪函數(shù)勢阱中的玻色和費米氣體的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。其次,通過截斷求和近似修正了簡諧勢阱中旋轉(zhuǎn)理想玻色氣體的熱力學(xué)性質(zhì)。截斷求和近似考慮了能級的量子化特性,克服了準(zhǔn)經(jīng)典近似的不足。結(jié)果表明,旋轉(zhuǎn)能夠破壞BEC,相對于合成磁場,旋轉(zhuǎn)框架下的BEC更容易遭到破壞。BEC相變溫度以下抗磁性明顯變強(qiáng),這與超導(dǎo)理論相吻合。然后,對磁場和簡諧勢阱中荷電自旋-1玻色子的相變和磁性質(zhì)進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)自旋自由度和電荷自由度的競爭導(dǎo)致BEC相變溫度隨磁場的增大先略微上升后緩慢下降。隨著蘭德因子的增強(qiáng),自旋-1玻色子展示了由抗磁性到順磁性的轉(zhuǎn)變,這完全不同于不考慮自旋的情況。接下來,討論了旋轉(zhuǎn)理想費米氣體的化學(xué)勢、磁化強(qiáng)度和費米流空間分布,并和傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)進(jìn)行了比較。計算表明,旋轉(zhuǎn)費米氣體的磁化強(qiáng)度也存在類似于傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的德哈斯—范阿爾芬型振蕩。我們的研究結(jié)果對于利用旋轉(zhuǎn)冷原子氣體模擬磁場效應(yīng)的實驗具有重要的借鑒意義。最后,對二維簡諧勢阱中的旋轉(zhuǎn)理想玻色和費米氣體的磁化強(qiáng)度和粒子流的振蕩進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)磁化強(qiáng)度對旋轉(zhuǎn)的依賴清晰的反映在粒子流中,德哈斯—范阿爾芬型振蕩的出現(xiàn)是受約束費米系統(tǒng)的典型特征。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O414.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張昆實;;量子力學(xué)中的勢阱問題解析[J];高等函授學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年06期

2 劉冉;;關(guān)于1維無限深勢阱問題的兩點注記[J];新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年06期

3 王建偉;劉冉;;關(guān)于一維無限深勢阱問題的兩點注記[J];新疆師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年01期

4 符立亞;胡照文;任華蓀;趙薇;黃生祥;;一維無限深勢阱的擴(kuò)展探討[J];大學(xué)物理;2010年08期

5 劉明;;一維無限深勢阱的教學(xué)思考與應(yīng)用[J];湖北第二師范學(xué)院學(xué)報;2010年08期

6 樊偉;;電子在一維不對稱有限深勢阱的運(yùn)動[J];重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2010年04期

7 李盼池;王海英;宋考平;楊二龍;;量子勢阱粒子群優(yōu)化算法的改進(jìn)研究[J];物理學(xué)報;2012年06期

8 曲曉英;李玉金;龍波;;δ復(fù)數(shù)勢阱的隧穿時間的研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年02期

本文編號：1666462