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玻色爱因斯坦凝聚气体热力学性质的修正研究

苏艳平  
【摘要】:玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)是科学巨匠爱因斯坦在80年前预言的一种新物态。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态(一般是基态)。即处于不同状态的原子“凝聚"到了同一种状态。BEC已成为当代物理学研究的热点之一,本文主要研究内容为: 首先,对玻色爱因斯坦凝聚的概念以及对当前的实验和理论研究成果进行简单介绍。 其次,重点研究有限尺度和相互作用对BEC热力学性质的影响以及修正。我们基于半经典近似(kbT(?)ω),提出考虑有限尺度和相互作用叠加效应的态密度解析表达式,在各项异性势阱中,计算了玻色-爱因斯坦凝聚临界温度、凝聚比率和原子平均能等热力学量,所得的理论值与实验测量数据相吻合,也与用其它理论计算结果相一致。 最后,我们把态密度方法推广到了光晶格势中,用态密度的方法计算了光晶格中玻色凝聚气体的凝聚分数和临界温度,并同时考虑了有限尺度效应和相作用效应影响。探讨了当其中一些条件改变时这些热力学性质随之改变的情况。有趣的是我们发现当光晶格的反冲频率小于谐振频率的几何平值时,凝聚分数N/N。将趋近于零;临界温度T(?)随着光晶格的深度增加或相对频率t(光晶格反冲频率与谐振频率的几何平均值之比)的增加而减小,其减小的值可通过控制谐振频率来实现。我们的研究方法对当前光晶格中的玻色凝聚实验提供了一定的理论基础。


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