超流^4He中玻色—爱因斯坦凝聚的直接证据

超流４Ｈｅ中玻色爱因斯坦凝聚的直接证据１９９７年度的诺贝尔物理学奖被授予朱棣文等三位科学家，以表彰他们在“激光冷却和捕获原子”方面的贡献．这项技术导致了中性碱金属原子的玻色－爱因斯坦凝聚（１９９５年），以及以凝聚为基础的位相相干Ｎａ原子束（俗称原子激...     

费米—狄拉克分布,玻色—爱因斯坦分布及光子与物质的相互作用

当光子与服从玻尔兹曼分布的原子发生相互作用时，爱因斯坦对受激辐射、自发辐射和吸收的处理就能导出光子的普朗克分布律．同样，当光子与遵守费米－狄拉克或玻色－爱因斯坦分布的物质相互作用时也能得到普朗克定律．     

新世纪的第一只燕子--2001年度诺贝尔物理学奖述评

文章介绍了玻色－爱因斯坦凝聚的原理，着重讨论了2001年诺贝尔物理学奖得主：科耐尔（E.A.Cornell)、维曼（C.E.Wiemian)和凯特利（W.Ketterle)在世界上首次产生铷原子和钠原子的玻色－爱因斯坦凝聚的贡献，以及最近他们在玻色－爱因斯坦凝聚物理的研究和实现原子激射的诸多进展。并对玻色－爱因斯坦凝聚物理的发展与技术上的应用进行初步展望。     

宏观量子态玻色爱因斯坦凝聚

2001年诺贝尔物理学奖的3位得主,他们获得当年诺贝尔物理学奖的理由是实现了稀薄气体中的碱性原子的玻色一爱因斯坦凝聚,揭示了一种新的物质状态——玻色爱因斯坦凝聚态,在这种态中,原子能够“齐声地歌唱”     

激发态氦原子的玻色—爱因斯坦凝聚

1996年 ,《科学美国人》杂志的资深记者约翰·霍根出版了他的一本科普著作———《科学的终结》 .在书中霍根断言 :科学发现的伟大时代已经一去不复返了 .这一令人瞩目的观点 ,加上作者对众多科学家尖刻的讽刺 ,使得该书在上市不久便引发了科学界乃至社会各界的争论 .美国Ｓｃｉｅｎｃｅ周刊曾于 1996年 6月 14日发表了戴维·古德斯坦对该书的书评 .5年后的今天 ,作为对古德斯坦书评的注释 ,在这篇短文中 ,我们将以玻色 -爱因斯坦凝聚 (ＢＥＣ)的研究进展为例 ,批判霍根的科学悲观主义 .将 4千年前的金字塔与哈勃太空望远镜相比 ,哪一个是更…     

2001年的诺贝尔物理奖

20 0 1年的诺贝尔物理奖颁发给了ＮＩＳＴ ＪＩＬＡ的Ｅ .Ｃｏｒｎｅｌｌ,ＭＩＴ的Ｗ .Ｋｅｔｔｅｒｌｅ和Ｃｏｌｏｒａｄａ ＪＩＬＡ的Ｃ .Ｗｉｅｍａｎ三位科学家 ,以表彰他们在玻色 -爱因斯坦凝聚方面的基础研究 .其中Ｅ .Ｃｏｒｎｅｌｌ和Ｃ .Ｗｉｅｍａｎ是首先考虑并实现在中性原子上的玻色 -爱因斯坦凝聚 (工作发表在Ｓｃｉｅｎｃｅ ,14Ｊｕｌｙ ,1995 ) ,随后Ｗ .Ｋｅｔｔｅｒｌｅ迅速做出了更大的玻色 -爱因斯坦凝聚 ,并扩展了对玻色 -爱因斯坦凝聚性质的研究 (工作发表于ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ ,2 7Ｎｏｖｅ…     

超冷原子物理学与原子光学(续)

2 .2　超冷原子气体的玻色—爱因斯坦凝聚(ＢＥＣ)玻色—爱因斯坦凝聚是一种相变 ,其特点是宏观数量的粒子处于同一量子态 .有关这一物理现象的较详细的讨论 ,读者可参阅笔者有关的评述文章[16 ] .(1 )ＢＥＣ的提出和有关研究的历史发展1 92 4年印度的物理学家Ｓ .Ｎ .玻色在其论文“普朗克定律和光量子假说”中提出了一种新的统计方法 ,他将论文寄给了爱因斯坦 .爱因斯坦认识到该论文的重要意义 ,将其从英文译成德文并加上评注后寄给《物理学期刊》发表[17] .爱因斯坦接着在同年及次年初接连发表了二篇文章[18] (“单原子理想气体的量子理…     

玻色-爱因斯坦凝聚物理本质探索

针对玻色-爱因斯坦凝聚这一课题,综述了玻色-爱因斯坦凝聚理论的诞生和发展、概念,着重阐述了其形成条件、物理机制、性质及其应用,接着将介绍一些玻色—爱因斯坦凝聚的实验和国内外的研究动态,最后展望了其发展前景。     

外势场作用下的玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子的演化与操控

提出了一种处理玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子动力学的拓展变分方法,深入研究了玻色-爱因斯坦凝聚孤子在周期势与抛物势联合作用下的动力学演化,利用拓展变分法给出了解析处理,并和基于分步傅里叶变换的直接数值法进行比较,发现这种拓展变分方法能够充分揭示上述外势场中的玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子的动力学行为和特征．同时给出了能支持多稳定晶格囚禁玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子的周期势与抛物势强度比值的临界值和一种通过控制外势场可有选择地移动玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子的操控方法,这为玻色-爱因斯坦凝聚的实验和应用研究提供了理论参 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 Gross-Pitaevskii方程 啁啾孤子 操控     

诺贝尔物理学奖百年回顾

 （续前）１９２１年爱因斯坦（ＡｌｂｅｒｔＥｉｎｓｔｅｉｎ,１８７９－１９５５）因在数学物理方面的成就,尤其是发现了光电效应的规律,获得了１９２１年度诺贝尔物理学奖。１９０５年是爱因斯坦一生中最辉煌的一年．这一年,他在《理学年鉴》上发表了３篇论文．在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》一文中,他用普朗克的能量量子化观点成功地解释了１８８７年Ｈ·赫兹发现的光电效应．他不满足于普朗克把能量不连续性只局限于辐射的发射和吸收过程,而认为即使在光的传播过程中能量也是不连续的。他把组成辐射的能量子称为“光量子”（１９２６年后,人们改称其为“光子”）。     

玻色-爱因斯坦凝聚特性及其应用

本文介绍了北京大学建立的玻色-爱因斯坦凝聚实验平台，实现了玻色-爱因斯坦凝聚（图1），获得了原子数为五十万个，温度为50纳开尔文的玻色凝聚体。在此基础上我们精密测量了玻色-爱因斯坦凝聚的相变温度，还利用玻色-爱因斯坦凝聚实验平台通过马越让那跃迁获得了可控的多量子态玻色爱因斯坦凝聚体。并利用四种方法获得了原子激光（图2），其中有三种方法是国际上第一次使用。另外，我们提出了将玻色一爱因斯坦凝聚转入Magic光晶格阱，实现精度优于10^-17的新型原子钟的设想。     

量子理论的伟大奠基者——普朗克

  德国物理学家马克斯•普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858~1947) 在解决经典物理学的困难——黑体辐射问题时,提出能量子假说,引入了一个常数h,并因此荣膺1918年的诺贝尔物理学奖。     

旋量玻色-爱因斯坦凝聚体拓扑性质的研究进展

实现玻色-爱因斯坦凝聚的原子大多具备内部自旋自由度,在光势阱下原子内部自旋被解冻,从而使原子可以凝聚到各个超精细量子态上,形成旋量玻色-爱因斯坦凝聚体.灵活的自旋自由度成为体系相关的动力学变量,可以使体系出现新奇的拓扑量子态,如自旋畴壁、涡旋、磁单极子、斯格明子等.本文综述了旋量玻色-爱因斯坦凝聚的实验和理论研究,旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的种类,以及两分量、三分量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的研究进展.     

早期量子论发展的研究

1 普朗克在黑体辐射研究中提出能量量子化 1900年12月14日,普朗克(Max Ernst Ludwig Planek,1858～1947)在德国物理学会的一次会议上宣布了一个令人吃惊的结果:他认为在黑体辐射中所放出的能量不是连续的,而是以一个与辐射频率有关的,称之为"能量子"的最小能量单位一份一份发出的.他提出的这一概念,成功地解释了不久前他提出的黑体辐射公式,这是一个与实验结果完全符合的公式.     

玻色（Bose，Satyendranath，1894-1974）印度物理学家（Physicist,India）

玻色的父亲是会计。博斯是他在加尔各答的普莱西登斯学院读书时的老师。1915年，玻色作为全班的佼佼者成为数学硕士。他在1924年发表的一篇论文引起了爱因斯坦的注意，这篇论文中表现出的运用普朗克量子理论的能力，得到了后者的热情赞誉。这便为玻色打开了西欧的大门。     

温度对光学微腔光子激子系统玻色凝聚的影响

建立了光学微腔中光子激子系统的物理模型,确定了光学微腔宽度为常数和可变这两种情况下玻色凝聚时化学势的变化范围和粒子数密度随温度和位置的变化规律.以半导体GaAs光学微腔为例,探讨了温度对玻色凝聚的影响.研究表明:系统出现玻色凝聚时激子化学势的变化范围与材料介电函数、微腔宽度有关,而光子和激子的粒子数密度及总粒子数还与温度有关.玻色凝聚温度理论值与实验值接近.刚出现玻色凝聚时,光子和激子的粒子数密度几乎相等,且局限在r=0的附近;随着温度的降低,光子和激子的粒子数密度都增加,且存在的范围也不断扩大;不论光学微腔宽度是否可变,光子和激子的粒子数密度以及总粒子数都随温度的降低而增大,光子数总是多于激子数.     

三维非谐势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的数值计算

本文从G-P平均势场理论出发,探讨了三维球对称非谐势阱中玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的G-P方程;用数值计算方法研究了三维球对称非谐势阱中原子间有相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚气体的基态解;分析了非谐振势能项对玻色-爱因斯坦凝聚体的分布、能量和化学势的影响.     

玻色-费米超流混合体系中的相互作用调制隧穿动力学

研究了玻色-费米超流混合体系中的相互作用调制隧穿动力学特性,其中玻色子位于对称双势阱中,费米子位于对称双势阱中心的简谐势阱中.采用双模近似方法得到描述双势阱玻色-爱因斯坦凝聚的动力学特性方程组,并将其与简谐势阱中分子玻色-爱因斯坦凝聚的Gross-Pitaevskii方程进行耦合.通过对不同参数下玻色-费米混合体系中的隧穿现象进行数值研究,发现简谐势阱中费米子与双势阱中玻色子的相互作用使双势阱玻色-爱因斯坦凝聚的隧穿动力学特性更加丰富.不但驱使双势阱中玻色-爱因斯坦凝聚从类约瑟夫森振荡转变为宏观量子自囚禁,而且宏观量子自囚禁表现为三种不同的形式:相位与时间呈负相关并随时间单调减小的自囚禁、相位随时间演化有界的自囚禁以及相位与时间呈正相关并随时间单调增大的自囚禁.     

广义玻色-爱因斯坦凝聚的相变特征

1924年，爱因斯坦把玻色对光子的统计方法推广到全同粒子，并预言，当温度低于某个转变值时，就会有宏观数目的粒子同时占据基态，即基态粒子数NO和粒子总数N之比NO／N在N趋于无穷大时趋于一非零值，这种现象就称为玻色-爱因斯坦凝聚（Bose—Einstein Condensation，缩写BEC）。BEC虽与蒸气凝聚有许多类似之处，但又有着本质的不同。因为BEC是在动量空间的凝聚，     

2001年诺贝尔物理奖

 根据瑞典皇家科学院10月9日发布的消息,今年的诺贝尔物理奖涉及一种新的物质形态,玻色-爱因斯坦凝聚态。获奖的3位科学家分别是美国科罗拉多州博耳德的实验天体物理联合研究所(ＪＩＬＡ)和国家标准与技术研究所(ＮＩＳＴ)的埃里克·康奈尔(ＥｒｉｃＡ.Ｃｏｒｎｅｌｌ)、美国马萨诸塞州坎布里奇麻省理工学院(ＭＩＴ)的沃尔夫冈·克特勒(ＷｏｌｆｇａｎｇＫｅｔｔｅｒｌｅ)、美国科罗拉多州博耳德的实验天体物理联合研究所和科罗拉多大学的卡尔·韦曼(ＣａｒｌＥ.Ｗｉｅｍａｎ)。他们在碱原子稀薄气体中获得了玻色-爱因斯坦凝聚物,并对这种凝聚物的特性进行了早期的基础研究。