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量子气体在自旋轨道耦合下的实验研究

张进一  
【摘要】:该博士论文是在玻色爱因斯坦凝聚体的基础上,研究利用Raman耦合技术产生自旋轨道耦合的量子气体的独特行为。 本文简单介绍了最近几年量子简并气体的实验进展,以及玻色爱因斯坦凝聚的基本理论。给出了人造规范势和自旋轨道耦合课题的起源以及基本理论和近期提出的一些理论方案。 对于玻色爱因斯坦凝聚的实验装置,首先介绍了超高真空系统,该系统实现了10-11mbar的超高真空。其次,描述了激光冷却系统,包括二维和三维磁光阱。然后,介绍了偶极光阱系统,我们用全光型的势阱做蒸发冷却实现玻色爱因斯坦凝聚。最后,给出凝聚体探测系统。 我们研究基于Raman耦合技术产生自旋轨道耦合的冷原子气体独特的宏观量子行为。描述了在简谐势阱中自旋轨道耦合的玻色爱因斯坦凝聚的集体激发的震荡行为,并利用震荡振幅测得了自旋极化磁化率,揭示了自旋极化磁化率表征的量子相变;我们也研究了激发缀饰态的不稳定性,这主要来源于两个方面,即囚禁势阱和原子之间相互作用;我们还研究了有限温度下自旋轨道耦合玻色气体的相图,实验上首次揭示了有限温的自旋轨道耦合玻色气体的特性。


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