玻色-爱因斯坦凝聚在一维光学晶格中的量子隧穿

摘要

微观粒子由于其波动性而以一定的概率穿过比它动能更高的势阱，这一现象被称为隧道效应。处于由激光驻波场构成的光学晶格中的玻色—爱因斯坦凝聚体（BEC）同样存在隧穿现象。本文简要介绍了玻色—爱因斯坦凝聚的基本原理和应用，光学晶格的形成、特性及其应用，并介绍了量子隧穿粒子几率计算的势垒分割法，主要利用玻色—哈伯德模型研究了玻色—爱因斯坦凝聚体在一维光学晶格的量子隧穿。本文将光学晶格势用一系列方势垒代替，计算了铷原子在一维光学晶格中的隧穿几率，并研究了隧穿几率与凝聚体温度和势阱深度的关系，结果表明该方法对较高温度和较浅势阱的隧穿几率的计算是有效的。文中还特别考虑了原子间的排斥相互作用对光学晶格中原子的隧穿几率的影响，并与无相互作用势情况下的隧穿几率作了比较，结果表明，排斥相互作用增大了原子的隧穿几率。晶格中原子排斥相互作用势的强弱取决于凝聚体的原子数目、势阱高度和凝聚体的波包宽度，在弱相互作用的情况下对隧穿几率的影响很小，因此常被忽略，而当相互作用较强时它对隧穿几率就有较大的影响。这为我们掌握玻色子凝聚体在光学晶格的运动规律提供了一定的依据。