理想费米气体在n维势阱中的空间分布与有效囚禁范围（英文）

在Thomas-Fermi半经典近似适用条件下,求得了理想费米气体在n维广义幂律势阱中的态密度,进而研究了粒子数密度的空间分布,内能,热容量的空间变化以及等效化学势的一级近似.定义了绝对零度下的特征长度,求出了理想费米气体在n维广义幂律势阱中的有效囚禁范围.利用两个例子,揭示了理想费米气体的有效囚禁范围与外势形式,粒子数,粒子质量以及势场圆频率的依赖关系.     

弱磁场中弱相互作用费米气体的有限粒子数效应(英文)

由弱磁场中弱相互作用费米气体的配分函数,导出有限粒子数条件下系统的配分函数G(β,N ).在此基础上,运用统计平均方法求解有限粒子数弱相互作用费米气体热力学量的解析表达式,给出各种温度条件下的热力学性质.研究结果表明,有限粒子数效应使各个热力学量都产生了一个修正项,除温度趋于0外,粒子数对化学势的修正项有直接影响,对内能和热容量的修正项并不产生直接影响.并且有限粒子数效应总是降低化学势,从而使化学势的0点向低温漂移,粒子数增大,会削弱这种效应,粒子间的相互排斥会加强这种效应.     

广义不确定性原理下费米气体低温热力学性质

在考虑到广义不确定性原理时, 统计物理中的态密度必须做出修正, 这导致对传统统计物理的所有结果都有不同程度的修正. 在高能、高温条件下, 此修正是颠覆传统观念的, 在低温条件下, 也有一定的修正. 研究了低温条件下考虑到广义不确定性原理时, 理想费米气体和具有弱相互作用费米气体的热力学性质, 分别给出理想费米气体和弱相互作用费米气体的化学势、内能和定容热容的解析表达式, 并以铜电子气体为例进行了具体数值计算, 将计算结果与不考虑广义不确定性原理时的费米气体的热力学性质进行了比较, 探讨了广义不确定性原理对系统热力学性质的影响. 考虑到广义不确定性原理后费米气体的化学势、费米能和基态能增大, 热容减少, 内能随温度的增加先增大, 到某一温度(对于铜电子气体, T/T_F0～0.3)时, 增值为零, 温度再增加内能减少. 这些修正的具体数值主要由粒子数密度决定, 粒子数密度越大, 修正越大.     

囚禁有限unitary费米气体的热力学性质

应用分数不相容统计,研究了三维简谐势阱中有限unitary费米气体在绝对零度和有限温度下的热力学性质,并与势阱中满足热力学极限条件的unitary费米气体进行了比较.结果表明:绝对零度时有限系统的费米能、粒子平均能量随粒子数的增加而增大,并以满足热力学极限系统的对应物理量为上限,有限系统的费米能、粒子平均能量随势阱边界变化存在极大值.有限温度条件下给定粒子数时,有限系统的粒子平均能量、粒子平均熵、粒子平均热容量分别存在对应的特征温度,当温度等于物理量对应的特征温度时,有限系统与满足热力学极限系统的同一物理量相等,低于(或高于)物理量对应的特征温度时,有限系统的物理量将大于(或小于)满足热力学极限系统的同一量.给定温度条件下,有限系统粒子平均能量、粒子平均熵、粒子平均热容量分别存在对应的特征粒子数,当粒子数等于物理量对应的特征粒子数时,有限系统与满足热力学极限系统的同一物理量相等,少于(或多于)物理量对应的特征粒子数时,有限系统的物理量将小于(或大于)满足热力学极限系统的同一量.     

弱相互作用费米气体的不稳定性判据

根据由赝势法得到的弱相互作用费米气体的自由能，利用热力学方法研究了无外场时弱相互作用费米气体的稳定性.结果表明，无外场情况下理想费米气体与存在弱排斥相互作用的费米气体是稳定的；而具有弱吸引相互作用的费米气体在一定条件下可出现不稳定性.给出了不稳定性的粒子数密度判据和温度判据，就不同逸度情况下临界粒子数密度的具体表达结果以及温度、粒子质量和吸引相互作用对临界粒子数密度的影响进行了讨论. 关键词： 费米气体 相互作用 不稳定性判据     

一维晶格中全同任意子的量子动力学与关联

任意子介于玻色子与费米子之间,遵从奇特的分数统计,隐含着许多有趣的物理特性.本文研究了一维晶格中相互作用全同任意子的少体量子动力学及其量子关联性质.基于严格的数值方法,分析了任意子在晶格中局域粒子密度分布的动力学演化过程.结果表明,分数统计可以明显影响任意子动力学演化过程中实空间的局域粒子密度分布,产生新的动力学结构.特别地,当存在相互作用时,分数统计粒子的局域粒子密度分布会呈现有趣的依赖于相互作用性质的不对称性.最后计算了任意子的密度密度关联,分析了粒子统计性质和相互作用对体系量子关联的调制,同时进一步证实了任意子分数统计在实空间中的动力学效应.     

原子吸收成像的二维光学密度分布获得量子简并费米气体参数

从费米原子俘获在谐振势中出发,采用托马斯-费米的半经典近似(Thomas-Fermi approximation),计算了自旋极化费米子的空间分布函数,对费米原子吸收成像的光学密度分布进行拟合,分析得到粒子数,费米温度和实际温度。采用这种方法,对实验中获得的~(40)K费米原子吸收成像的光学密度分布进行拟合,得到了费米气体量子简并参数T/T_F。     

由N-E-V分布及赝势法研究弱磁场中弱相互作用费米子气体的热力学性质

基于低温下量子系统的相关实验多是在体积、能量和粒子数都可变的外场束缚下进行的事实, 由体积、能量和粒子数可变的完全开放系统的统计分布(N-E-V分布)研究了弱磁场中弱相互作用费米系统的热力学性质. 首先求出了一般情况下由费米积分表示的内能和热容的解析表达式. 在此基础上, 又给出了在低温极限条件下内能与热容的解析表达式和数值计算结果, 并将N-E-V分布(粒子数密度变化)的结果与赝势法(粒子数密度不变)的结果进行了比较. 结果表明: N-E-V分布方法的计算结果总是补偿赝势法计算结果的过度偏差. 由N-E-V 分布方法所得结果最特异之处在于: 在低温条件下, 弱磁场中弱相互作用费米系统存在一相变温度t_c, 其正处于费米系统发生玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)和费米原子形成库珀对的超流状态(BCS)相变及BEC-BCS跨越的温度范围内, 且不随反映弱相互作用大小和特征的散射长度a (a<0引力, a>0斥力)变化, 但随弱磁场的加强而降低, 即弱磁场可调节该相变温度. 磁场为零时, 相变温度最高, 为费米温度的0.184倍.     

超冷~6Li费米气体的密度涨落和亚泊松分布

本文实验测量了无相互作用下6Li超冷费米原子气体密度分布的空间噪声涨落.在量子简并条件下,研究了理想费米气体的空间原子噪声涨落和量子简并度之间的关系,在实验上研究了泡利排斥对量子简并费米气体密度涨落的有效抑制,实现了低温费米量子气体的亚泊松分布测量.本文发展的原子密度噪声测量方法和测量结果在强相关多体系统的温度测量和观测不可压缩量子相的相变方面具有较大的应用前景.     

硬球势中相对论费米气体的热力学性质

用量子统计与数值模拟相结合的方法,在广义外势中相对论费米系统的热力学量的基础上,研究硬球势中相对论费米气体的热力学性质.得到了考虑相对论效应时系统的内能和热容量的解析表达式,分析了相对论效应对内能和热容量的影响.研究表明:与非相对论比较,相对论费米气体的内能和热容量更高;相对论特征量越大,热容量的转折温度越低;随着温度的升高,特征量越大,内能就越大.     

核内核子能动量分布对EMC效应的贡献

利用密度相关Skyrme相互作用给出的Hartree-Fock单粒子波函数和能量重新考查了核内核子能动量分布对EMC效应的贡献.结果表明,在选用正确的单粒子能量和相对论归一化的单粒子波函数以后,EMC效应不能光用包含核内核子束缚能作用在内的费米运动修正来解释.     

三维简谐势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的边界效应

在定义特征长度的基础上,应用Euler–MacLaurin公式,研究了理想玻色气体在三维简谐势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的边界效应.结果表明:粒子的凝聚分数由于有限尺度和有限粒子数效应而减小,修正的凝聚分数和凝聚温度由于边界效应存在一个极大值,选择优化的最佳势阱参数,可以有效提高凝聚分数和凝聚温度;热容量的跃变存在边界效应和粒子数效应,选择合理的势阱参数时,热容量的跃变存在一个极小值.导出了简谐势阱中有限理想玻色气体的状态方程,揭示了压强的各向异性(或各向同性)取决于简谐势频率的各向异性(或各向同性).     

超流费米气体相滑移时的密度分布

当前在冷原子和玻色爱因斯坦凝聚(BEC)领域的一个重要问题是在Feshbach共振附近的冷费米气体如何从BEC态演变到BCS(Bardeen Schrieffer Cooper)态.本文进一步研究在Feshbach共振附近超流态的相滑移现象.通过具体的数值计算，给出了费米气体在相滑移时的粒子数密度的分布，并对不同温度下的相滑移的大小进行了分析.结果表明，相滑移现象可以作为实验上判断系统是否处于超流态的一个可行的判据. 关键词： 超流费米气体 相滑移 Feshbach共振     

磁阱中超冷玻色气体临界行为的观测

超冷玻色气体为研究量子临界现象提供了一个非常干净的实验系统. 弱相互作用下的三维玻色气体的临界行为与⁴He发生超流相变时的临界行为类似, 都属于三维XY型普适类. 从正常流体到超流的量子相变过程中, 系统会经历一个从无序相到长程有序相的转变; 而在相变点附近, 系统参量会表现出一些奇点的特征. 本文从实验上观测到了静磁阱中超冷⁸⁷Rb玻色气体在凝聚体相变温度T_c附近的临界行为. 原子气体从静磁阱中释放, 经过30 ms的自由飞行后, 通过吸收成像得到原子气体的动量分布; 然后从中扣除热原子气体的动量分布, 提取出空间上处于临界区域内的原子气体动量分布, 并对不同温度下的动量分布半高宽进行统计. 统计结果显示: 在非常接近相变温度T_c时, 动量分布的半高宽突然减小, 表现出十分明显的奇点行为.     

理想气体中的内势能

本文证明在无壁空间或无束缚力约束空间中,压力是气体以物态存在的束缚力.证明了热力学压力不仅是动量交换的统计平均值的量度,而且也是分子或原子空间位置分布(密度)的表征.理想气体在有限空间中的统计构形空间,具有逸散势-pV.这种系统构形空间内的各能级粒子具有相应的动量空间分布,其统计构形空间具有无序势TS.热力学平衡态具有处处相等p、T和总势能TS-pV.理想气体的二种势能具有对称性,总势能等于零;但其相应的无序势和逸散势都不等于零.     

金属中自由电子气体的非广延统计研究

采用分解近似的方法讨论了在Tsallis量子统计物理框架中，金属中自由电子气体的非广延参数q的热力学统计处理，计算出了总粒子数、总能量、自由能、热容量等热力学量，得出结论：在低温区域，q→1时，所有结果都可以回到传统的Fermi-Dirac分布，非广延参数q控制着系统的非广延程度.最后，详细讨论了q与热容量之间的关系，并与以前的结果作了比较. 关键词： Tsallis广义统计 非广延参数q 自由电子气体 Fermi-Dirac分布     

光晶格中超流费米气体的能隙孤子

研究了一维光晶格中超流费米气体的能隙孤子. 应用平均场理论和超流费米气体的流体动力学模型, 利用变分法得到了在整个跨越区超流费米气体在光晶格中存在带隙孤子的条件, 即原子间的非线性相互作用项与系统化学势以及晶格深度的相互关系. 通过对超流费米气体的基态能隙孤子空间分布的分析与对比, 揭示了在一维情况下超流费米气体能隙孤子的存在并发现超流费米气体能隙孤子在整个跨越区当系统从Bose-Einstein凝聚端跨越到BCS端时孤子存在的条件与孤子空间分布存在明显的差别.     

原子激射器的空间有效增益范围

求出了γ维空间中理想玻色气体的态密度,采用Thomas-Fermi近似,导出了γ维广义幂律势阱中粒子数密度的空间分布.在此基础上,求出了原子激射器的空间有效增益范围(即γ维势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的空间有效范围),并对其产生影响的相关因素进行了讨论.     

弱简并理想费米气体,玻色气体混合后内能的变化

本文讨论弱简并理想费米气体、玻色气体等温混合，由于气体粒子数密度的突变，引起在量子范围内压强和内能的突变。从与经典情况对比得知，只有和气体粒子数密度有关的量，当相应粒子数密度突变，才会发生这种突变．     

两体相互作用费米系统在自旋轨道耦合和塞曼场中的基态转变

在超冷费米系统中实现人造规范势的突破,吸引了许多新问题的研究,展现了许多新奇的物理现象.本文研究了在环阱中,具有自旋轨道耦合和塞曼作用的两体相互作用费米模型.通过平面波展开的方法,解析求解了两体费米系统的本征能态.系统的总动量为守恒量,可以在不同总动量空间中研究能谱.研究发现:随着塞曼相互作用增大,在不同总动量空间,两体费米系统的本征能量均逐渐降低,系统基态从总动量为零空间转变到有限值空间.从吸引到排斥相互作用,无塞曼相互作用时,基态总动量始终为零,有塞曼相互作用时,基态总动量从零转变为有限值.通过单粒子和基态动量分布研究,本文直观地揭示了由塞曼能级劈裂引起的基态转变.