论文部分内容阅读
玻色—爱因斯坦凝聚(BEC)是量子统计的结果,与超流现象密切相关。稀薄碱金属原子气体的BEC的实验实现使得此类现象的研究摆脱了理论与实验结果不能精确比较的局面。作为超流体,BEC中的粒子流是无旋的,这使得它对旋转的响应异于普通流体的整体转动而产生涡旋或涡旋晶格。BEC作为宏观量子系统,具有宏观波函数,整个体系是相位相干的,能够表现特有的宏观量子现象。
论文首先讨论外界旋转的微扰使BEC产生涡旋,之后被撤掉,涡旋态向能量低、无角动量激发的核心态跃迁的动力学过程。结果表明,在与坐标有关的不对称的微扰的作用下,两个态上的粒子数是随时间振荡的。由于不对称的微扰引起的跃迁是双向的,使得核心态上的粒子数总是少于总粒子数的一半,因此从时间平均的角度看,形成的是旋转的和不旋转的态共存的状态,而且处于宏观量子隧穿的约瑟夫森隧穿区域中,是量子自束缚状态。
论文的另一部分工作讨论有旋转的微扰作用下的BEC系统的宏观量子隧穿现象。采用双模近似,在SU(2)相干态表象下研究外界微扰的转动频率是固定的情况下的宏观量子相干隧穿和约瑟夫森隧穿。研究表明在一定的参数范围内,系统的半经典能量有两个简并的基态。系统处于这两个宏观量子态的相干叠加态,它们之间由于相干隧穿导致能级的劈裂。在另外的参数范围内,系统的半经典能量只有一个极小值。利用非对角长程序的概念,得到,用SU(2)相干态表示的系统的N体波函数对应着凝聚体的序参量。当微扰的强度足够大时,系统处于约瑟夫森隧穿的区域。对于外界微扰的转动频率可以随时间变化的情形,采用平均场近似,得到推广的非线性的朗道—自诺方程并用数值计算方法研究隧穿率与相互作用的关系。