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当原子在超冷温度范围时,其deBroglie波长与光波长相当、甚至更大,这时原子的波动性明显,大量的原子处于这种状态时对外表现出明显的宏观波动的性质,可以看成波。本文的主要内容是利用物质波的理论,讨论原子气体(玻色子系统)在超冷状态下的速度选择相干布局捕获问题。
当不考虑原子之间的相互作用时,各原子之间相互独立,超冷原子气体与光场作用的主方程是线性的。为了描述简单,本文的第一部分只讨论单原子与光场的作用情况,主要描述了单原子的速度选择相干布局捕获问题,得到单原子的密度矩阵元的运动方程及其动量演化分布图形,并分析动量演化图形的特点:原子动量分布宽度越小,温度就越而低冷却效率越高。
当原子密度较大时,需要考虑量子统计性质以及多体作用,这时超冷原子气体与光场作用的主方程是非线性的。利用二次量子化的理论来描述量子统计性质,将波函数二次量子化为算符。本文第二部分的内容是利用Hatree-Fock平均场近似的方法得到有效单粒子的非线性主方程,包括单粒子的部分(是线性问题)和平均场的非线性部分,其中单粒子的部分与第一部分讨论VSCPT问题时的单原子的情况相同:另外通过分析动量分布的演化图形,会发现碰撞系数较大时冷却效率降低。