超流费米气体BCS-BEC渡越区中的自囚禁和宏观周期隧穿的动力学特性

摘要

目前，关于光晶格中超流费米气体的探索为研究者们开创了一个研究超冷原子物理的新领域。实验上，人们已经成功观察到了BCS-BEC渡越区中的凝聚的费米原子对，并且进一步研究了它们的各种超流性质。同时，也讨论了囚禁的超流费米气体中的宏观量子自囚禁、周期量子隧穿等问题。
　　论文的第二章我们从局域密度近似条件下得到的G-P方程出发，采用多模近似的方法讨论了囚禁在多势阱中费米超流气体的动力学特征。通过对多势阱中费米超流气体动力学方程的数值模拟得到了自囚禁现象发生的临界条件。我们发现自囚禁现象发生的临界条件与势阱的数目、相邻势阱间的初始相位差及初始原子数之差均相关。当相位差φ(0)=0时，首先，对于双势阱、三势阱、五势阱和七势阱系统而言，原子数之差η(0)越大，自囚禁现象越容易发生。其次，双势阱和三势阱中费米超流系统的自囚禁现象在分子BEC态比在弱耦合BCS态和幺正区更容易发生。非常值得关注的是在五势阱和七势阱系统中情况却截然相反，也就是说，五势阱和七势阱中费米超流系统的自囚禁现象更容易发生在弱耦合BCS态和幺正区。而当相位差φ(0)=π时，对于双势阱和三势阱系统而言，在整个BCS-BEC渡越区中随着原子数之差η(0)的增大费米超流系统自囚禁现象将越来越难出现。同时，双势阱和三势阱中费米超流系统的自囚禁现象在分子BEC态比在弱耦合BCS态和幺正区更容易发生。
　　论文的第三章我们对囚禁在双势阱中超流费米气体的约瑟夫森效应进行了动力学的研究。由G-P方程出发，采用双模近似方法得到了双势阱中的隧穿动力学方程，并由此进一步得到了不同原子数N的40K原子费米超流在体积V的两个对称区域中的周期量子隧穿的零模和π模约瑟夫森频率。
　　最后，在论文的第四章中对我们所做的工作进行了总结，并展望了未来进一步要做的工作。

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第一章 绪 论

1.1玻色-爱因斯坦凝聚的简介

1.2实现BEC的实验技术

1.3 BCS超流

1.4 原子气体系统中的Feshbach共振

1.5 BCS到BEC的渡越

1.6 BEC体系中的隧穿现象及相关实验

1.7本文的研究背景及我们开展的工作

参 考 文 献

第二章 多势阱中费米超流体系的自囚禁现象

2.1引言

2.2模型

2.3 多势阱中自囚禁临界值的数值模拟

2.4 本章小结

参 考 文 献

第三章 双势阱中周期量子隧穿的约瑟夫森频率

3.1引言

3.2模型

3.3 周期量子隧穿的约瑟夫森频率

3.4 本章小结

参 考 文 献

第四章 总结与展望

附 录 攻读硕士学位期间已发表和完成的主要论文

致 谢