自旋轨道耦合BECs中矢量暗-亮孤子的研究

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冷原子物理体系中自旋轨道耦合玻色–爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein Conden-sates,BECs)是探索量子力学未知领域的重要实验操作平台,不断有新奇的原子物理行为被发现,为人们开阔出了一个深厚的研究工作领域。其中自旋轨道耦合BECs的基本性质的研究可以通过系统地研究各种孤子的一系列性质来进行探索和发现。首先,本文构建准一维的自旋轨道耦合BECs理论模型,利用变分法和虚时间演化方法求解耦合非线性薛定谔方程,并用数值方法得到了自旋轨道耦合玻色气体混合物中的自旋轨道耦合强度、拉曼激光和原子能级间的失谐的各种相态平衡关系所组成的相图。发现系统中存在三种孤子态,分别是:暗孤子、暗–亮孤子以及条纹孤子。同时在简化背景下对实时演化和虚时演化法的Crank-Nicolson算法所得结果进行了对比研究和验证,发现其结果实时保持一致。其次,本文研究了自旋轨道耦合强度、拉曼激光与原子能级之间的失谐、原子间相互作用强度对BECs中矢量暗–亮孤子的密度分布、振幅、宽度的影响,并相互对比验证。结果表明暗–亮孤子的密度分布是自旋轨道耦合效应、非线性排斥相互作用以及原子失谐之间共同作用的平衡结果。最后,本文研究了不同自旋轨道耦合强度下矢量暗亮孤子的动力学性质。通过对自旋轨道耦合BECs中典型物理参数情况下矢量暗–亮孤子的动态演化,发现暗–亮孤子在参数区域内其形状和相位保持不变,说明没有发生混合动力学的现象,此时的矢量暗–亮孤子具有高度的稳定性。随后研究了自旋轨道耦合BECs中两个静止暗–亮孤子在不同参数下的动力学演化。结果表明增加自旋轨道耦合强度等于增加原子间的排斥相互作用强度,这会导致从吸引相互作用到排斥相互作用的转变。
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