论文部分内容阅读
上个世纪末，稀薄气体中玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的实验实现引起了量子简并气体研究的热潮。而光学晶格因其晶格常数的可调节性和光学阱深易控制的特点，也被广泛地应用于超冷原子实验的研究。光晶格和BEC的结合，可以为我们展示非常丰富的量子现象。本论文研究了一维光晶格中BEC的相位涨落和超冷玻色量子临界气体密度概率分布的普适规律，以及静磁阱中超冷玻色气体在临界区域内的动量分布和BEC相变温度以上的一阶空间相干性。主要的工作成果体现在以下几个方面: 1.提出并从实验上验证了一种测量光晶格中BEC相位涨落的新方法。该方法是从光晶格中释放的原子气体密度分布的傅里叶功率谱中提取相位涨落。与基于干涉图样的对比度中提取相位涨落的传统方法相比，我们的方法在光晶格的阱深较深，干涉峰无法辨识的情况下依然适用。 2.研究了一维光晶格系统中超冷玻色量子临界气体密度概率分布的普适规律。发现当系统进入了Berezinskii-Kosterlitz-Thouless(BKT)相变以上的量子临界区域时，从光晶格中释放的原子气体的密度概率服从指数分布。当同时考虑晶格格点之间以及格点内部原子间的相位涨落，给出的理论模型可以很好的解释这种普适规律。 3.研究了静磁阱中BEC相变温度附近的超冷玻色气体的动量分布。通过对空间上处于临界区域内原子气体的动量分布半高宽进行统计，发现原子气体的温度非常接近BEC相变温度Tc时，动量分布的半高宽突然减小，表现出十分明显的奇点行为。临界气体的动量分布的观测为我们理解临界行为提供了一个新的视角。 4.采用Kapitza-Dirac散射的办法，研究了静磁阱中BEC相变温度以上超冷玻色原子气体的一阶空间相干性。通过对干涉图样对比度的统计，发现温度非常接近相变温度时，原子气体的相干性明显好于热原子;随着温度的升高，原子气体的相干性逐渐减弱，最终与热原子的相干性完全相同。