二分量玻色-爱因斯坦凝聚中的二超流体模型

4He超流体在一定温度下可用二流体模型描述,包括常规流体和超流体两种成分.用这种二流体模型来描述二分量玻色爱因斯坦凝聚时叫做二超流体模型,是从耦合Gross-Pitaevskii方程出发推导得到的.二超流体模型与4He超流体中的二流体模型非常相近.在特定条件下,二超流体中的两个波模行为非常接近4He超流体中二流体模型中...     

超流~3He、~4He溶液流体动力学方程——Ⅰ.超流~4He、~3He-B相溶液

我们的工作是把Landau的二流体超流理论推广到超流~3He、~4He溶液,用Lagrangian不定乘子法研究超流~4He、~3He-B相溶液和超流~4He、~3He-A相溶液的动力学性质.本文先讨论~4He、~3He-B相溶液,严格导出其流体动力学方程.     

3He流体的低温输运性质综述

收集整理了400余篇文献中的3He流体低温输运性质(粘度和热导率)实验数据,总结并分析了3He流体低温输运性质的相关理论,为建立3He流体低温输运性质的方程及完善3He数据库(He3Pak)奠定基础,也可供3He低温研究人员参考。     

~3He的超流新相

通常的液体氦(～4He)冷到2.17K时转变为超流态.超流的～4He(通常称为HeⅡ)有许多奇特的性质,例如能够无阻地通过很窄的毛细管,特别高的热导率,爬行膜现象等等,这些都早已为人们所熟知. ～4He的同位素～3He。在天然的氦气中是极少的,约占百万分之一.五十年代初,原子核工业的发展才使人们能够得到稍多一点的～3He,开始了对它的研究. ～3He的临界温度是3.34K,临界压力是1.15个大气压,常压下沸点是3.2K.和～4He一样,零点能很高.常压下一直到绝对零度还是液体,只有在34个大气压下才固化.～3He会不会像～4He那样.当温度下降时也转变成超流态…     

采用对应态原理预测氦-3的p-v-T性质

本文以4He和Ne作为参考流体,采用四种对应态原理形式分别对氦-3的p-v-T性质进行了预测.结果表明,采用量子三参数对应态原理预测氦-3低密度下的p-v-T性质具有较高精度和较广的预测范围.     

转动冷原子研究的前沿介绍

环流的宏观量子化是超流体最引人瞩目的性质之一．1995年玻色一爱因斯坦凝聚的实现为超流提供了一个新的研究对象，使得人们可以对转动的超流体进行深入的研究．实验上在BEC中产生了涡旋激发，并进一步观测到了涡旋晶格．理论研究表明当冷原子的转速进一步增大，涡旋品格会融解成一种新的强关联系统——量子霍尔液体．文章主要介绍近年在转动冷原子方向上理论和实验的进展．     

量子自旋液体候选材料的缪子自旋弛豫研究

量子自旋液体是一种新奇的磁性物态。由于极强的量子涨落,直至零温都不会出现长程序。量子自旋液体的基态不能用序参量描述,并且缺少对称性破缺,因此该物态的实现打破朗道理论的范式。对于量子自旋液体的研究有助于理解高温超导的机理,并且可以被应用在量子计算和量子信息中。目前,尽管理论上有了长足的发展,但仍旧没有任何一个材料被证实为量子自旋液体。因此,探测和确认一个真正的量子自旋液体材料是当前的研究重点。缪子自旋弛豫是一个对磁场极为敏感的实验技术,被广泛应用于量子自旋液体候选材料的研究中。该技术可以观测基态中是否存在磁有序,测量系统中的涨落频率,这两点都是表征量子自旋液体的重要性质。本文简要介绍了量子自旋液体态和缪子自旋弛豫技术,回顾了近期在不同体系的量子自旋液体候选材料中的实验结果,特别是缪子自旋弛豫的成果。这些体系包括一维反铁磁海森堡链（苯甲酸铜）,三角格子（YbMgGaO4,NaYbO2 和TbInO3）,笼目格[ZnCu3(OH)6Cl2 和 m3Sb3Zn2O14],蜂窝状格子（Na2IrO3 和 α-RuCl3）,以及烧绿石结构（Tb2Ti2O7,Pr2Ir2O7 和Ce2Zr2O7）。     

二维费密液体理论(Ⅱ) ~3He朗道参数的计算

本文采用相关基波函数(CBF)方法研究了二维~3He液体的性质。基于集团展开利用配分函数的变分原理,将这一方法推广到有限温度情形。从Lennard-Jones势出发,在二级微扰近似下数值计算了二维~3He液体的基态能、准粒子谱和朗道参数。     

超流~3He涡旋线中的新发现

超导体中磁通线及超流He中涡旋线的存在,早已为人们所熟知.它们的结构是简单的,都是在直径约为相干长度的正常态的芯子外面环以超流,具有轴对称性.磁通线的磁通量和涡旋线的环量都是量子化的,分别为一个磁通量子和环量量子,这是在超导体及超流4He中特有的宏观量子现象.1972年发现的液体3He的超流相,虽然是一种新型的超流相,但由于它的宏观量子性,人们自然地认为会有涡旋线存在,这已为后来的实验所证实. 近两年利用赫尔辛基低温实验室中能达到mK温度的旋转恒温器,芬兰和苏联的科学家发现了两个完全出乎人们意料的结果.这是在旋转的超流液体…     

微孔玻璃中~4He熔解曲线上的超流相变

本文测量了~4He在微孔玻璃中终压强分别为87.67×10~5Pa和88.93×10~5Pa的熔解曲线,发现在0.8K以下,压强达61×10~5Pa,微孔中还有液体存在,并表现有超流相变的行为。     

有限温度张量重正化群方法及其在阻挫量子磁性研究中的应用

阻挫量子磁体中的新奇物态与效应是凝聚态物理研究的重要前沿方向,因其与高温超导、拓扑量子计算等的密切联系,近年来吸引了人们浓厚的研究兴趣。实验上,阻挫自旋液体候选材料的 新进展层出不穷,人们系统地研究了若干三角晶格、笼目晶格和六角Kitaev 阻挫磁体等材料,发 现其在一定条件下展现出自旋液体态的特征,但澄清其中的量子物态是充满挑战的量子多体问题。 作者最近的工作指出,可以从有限温度张量重正化群多体计算入手,开展热力学性质的精确计算 与分析,确定阻挫磁体的微观自旋模型,做出进一步理论预言并开展实验验证,从而建立量子磁性 系统的多体计算精确研究方案。有限温度张量重正化群方法是计算大尺寸二维阻挫量子自旋模型 有限温度性质的有力工具,在本文中作者首先介绍新近发展的系列张量重正化群方法,包括线性 和指数张量重正化群等。随后,作者讨论有限温度张量方法在三角晶格量子伊辛磁体TmMgGaO4 和六角晶格Kitaev 磁体α-RuCl3 的微观自旋模型中的具体应用：通过高精度和全面的多体计算, 揭示出其中存在演生U(1) 对称性与拓扑相变,以及高场量子自旋液体态等新颖的结论,这些理 论预言也陆续被实验所证实。通过上述实例,作者展示了有限温度张量重正化群计算方法在自旋 液体候选材料研究中的应用价值,并期待这些方法能在强关联量子物质研究中发挥重要作用。     

基于量子Fisher信息的量子计量进展

量子计量是超冷原子气体研究中的一个热点领域.超冷原子体系独特的量子性质(量子纠缠)和量子效应有助于大幅度提高待测物理量的测量精度,这已经成为量子精密测量中的共识.量子Fisher信息对该领域的发展起了非常重要的作用.本文首先介绍量子Fisher信息的基本概念和量子计量的主要内容;然后简要回顾这些理论在提高测量精度方面的应用,特别是多粒子量子纠缠态的产生及其判定;再介绍线性和非线性原子干涉仪的相关进展;最后论述量子测量过程中的统计方法的研究进展.     

利用手征SU(3)夸克模型研究轻双Λ超核_(ΛΛ)~6He,_(ΛΛ)~5He, _(ΛΛ)~5H,_(ΛΛ) ~4He和_(ΛΛ)~4H的结合能

在手征SU(3)夸克集团模型下,通过共振群方法(RGM)计算了双Λ超核~6_(ΛΛ)He, ~5_(ΛΛ)He, ~5_(ΛΛ)H, ~4_(ΛΛ)He和~4_(ΛΛ)H的结合能．结果表明,假定双Λ超核具有双Λ集团和壳心核集团构成的两集团结构,得到的~6_(ΛΛ)He超核的结合能与实验值基本吻合,表明手征SU(3)夸克集团模型不仅能较好地描述重子谱、N-N和Y-N相互作用及轻Λ超核的结合能,也能较好地描述Y-Y相互作用及双Λ超核的结合能．使用相同的模型参数,计算了轻双Λ超核~5_(ΛΛ)He, ~5_(ΛΛ)H, ~4_(ΛΛ)He和~4_(ΛΛ)H的结合能,指出了它们存在的可能性．     

最高冷的元素——氦

正在元素周期表中,氦元素排在第二,原子核外只有一个轨道,并且被两个电子完全占据,没有额外的电子可以参与成键,属于最轻的惰性元素。氦有3He和4He两种同位素,氦气常压下的沸点是4.2 K,是最难液化的气体。液态氦在温度下降至2.18 K时,性质发生突变,成为一种超流体,能没有粘滞力地流动,热导率变得非常高,约为铜的800倍;其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。因此在元素单质中,氦不仅是温度最低的流体,也基本不参与其他元素的化学反     

低温流体状态方程研究

本研究了可用于低温流体热力学性质计算的状态方程，提出一个改进型的Ｐａｔｅｌ－Ｔｅｊａ状态方程，给出了２４种常用低温流体的方程常数、其中包括氢、氦等量子气体。用新方程对２４种常用低温流体的饱和蒸汽压，饱和蒸汽比容，饱和液体比容等进行了计算并与传统方程进行了比较。     

冷聚变的全原子论

早在1989年我首先就以原子分子物理和晶体物理为基础,提出了一个冷聚变机理的初步理论.按照此理论,在晶体中两个氘核可以实现冷聚变,产生超热和聚变产物~4He.在此理论提出后,我们在实验研究中观测到以Pd或Ti为阴极电解重水过程中产生的明显的超热效应与聚变产物~4He.这表明我们提出的理论预言是正确的.但在过去长时间里,仍有很多学者对冷聚变产生的机理一直很不理解.为了对冷聚变机理有一个更清楚的解释,使其易于被理解和接受,我们在过去的20年中进行了反复深入的理论与实验研究.经过进一步深入分析,我们发现晶体中的冷聚变实际上是两个氘原子以全原子状态相互作用而产生的.因此提出了冷聚变的全原子论,并在本文中详细阐述.按照此理论进行分析,发现我们还可以用冷聚变的办法,得到~3He产物.这是很重要的发现,因为我们可以在地面上人造出核能原料~3He,就不一定要跑到月球上面去开采~3He了.     

交换效应对低温~4He能量的影响北大核心CSCD

低温下的~4He系统由于全同粒子交换作用呈现超流等宏观量子效应,交换效应对系统能量的影响尚不明确.本文基于路径积分蒙特卡罗方法计算了不同温度下~4He系统的平均动能以及平均势能.考虑交换效应时,~4He的平均动能增大,但是动能增大幅度不随温度的降低而升高,对关联函数等结构表征几乎不变,势能变化不明显.     

交换效应对低温~4He能量的影响

低温下的~4He系统由于全同粒子交换作用呈现超流等宏观量子效应,交换效应对系统能量的影响尚不明确.本文基于路径积分蒙特卡罗方法计算了不同温度下~4He系统的平均动能以及平均势能.考虑交换效应时,~4He的平均动能增大,但是动能增大幅度不随温度的降低而升高,对关联函数等结构表征几乎不变,势能变化不明显.     

量子点激子超辐射的条件和量子点集合的相干辐射

半导体量子点的激子超辐射出现的条件是本文激子超辐射的理论研究中的重点,我们的理论推导结果揭示要观测到半导体量子点的激子超辐射必须采用短于百飞秒的激发源。我们用ZnO单量子点观察到激子超辐射,同时测量和分析讨论了量子点集合的相干辐射性质,发现单量子点超辐射的二次方泵浦与辐射强度关系被大量量子点间的线性递增所掩盖。     

氦-3热力学状态方程框架

本文构建了低温流体3He状态方程的总体研究框架,它以温度和密度为独立变量,采用Helmholtz能形式表述 3He的热力性质依赖关系。在此基础上,推导了基于Helmholtz能形式基本状态方程的各热力学性质表达式。