准二维凝聚体中暗孤子环的动力学演化

发展多重尺度方法,解析研究了准二维凝聚体中孤子的动力学行为.当原子间为相互排斥作用时,凝聚体中可观察到暗孤子.计算表明,该暗孤子不稳定,将随时间演化成幅度较小的暗孤子环.特别是,所形成的暗孤子环被表明具有动力学稳定性. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 多重尺度方法 暗孤子环     

排斥势中随时间变化原子间相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚的亮孤子的动力学

简要地介绍了玻色一爱因斯坦凝聚现象及国际学术界的实验研究动态和最近的一项理论研究进展，给出了一个一维非线性薛定谔方程的严格解，它描述了在一个排斥势中随时间变化的原子间相互作用的玻色一爱因斯坦凝聚的一个亮孤子的动力学．     

凝聚体中亮孤子和暗孤子的交替演化

利用Darboux变换法，解析地研究了局限于恒定不变外部势阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体的非线性动力学性质.结果发现凝聚体中的粒子之间的相互作用强度对其非线性动力学特征有重要的影响.当玻色子之间的相互排斥作用相当强时，凝聚体中只会存在亮孤子；而玻色子之间的相互排斥作用相当弱(小于临界值)时，凝聚体中会出现亮孤子和暗孤子交替演化. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 Darboux变换 孤子     

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     

玻色子多体系统的平均场理论:玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的冷却与激发

用量子主方程的平均场近似和代数动力学研究玻色-爱因斯坦凝聚体的sympathetic cooling; 用玻色-爱因斯坦凝聚体波函数的运动方程的平均场近似 非线性薛定谔方程研究玻色 爱因斯坦凝聚体的暗孤子和明孤子激发.     

光格中旋量玻色-爱因斯坦凝聚的高阶非线性孤子激发

研究了一维光格中旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的高阶非线性作用下的孤子激发,得出了用椭圆积分表示的明孤子解和特定参数条件下的暗孤子解析解,并求得了能量表达式.     

超流费米气体中两维孤子的动力学

我们利用解析和数值的方法,研究从Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)超流到玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)渡越的过程里超流费米气体中两维(2D)孤子的形成和演化.基于超流流体力学方程,在准二维和长波近似下,推导描述弱非线性激发带正色散项的Kadomtsev-Petviashvili方程;给出整个BCS-BEC渡越的2D孤子解,以及数值求解孤子在囚禁势中的演化.数值结果显示由于Snake(横向)不稳定性,大振幅的暗孤子会衰变为大量涡旋-反涡旋对,并且这个不稳定性在不同超流区域不同.     

一维Tonks-Girardeau原子气区域中的亮孤子解

利用玻色-费米图像,发现了一维Tonks-Girardeau气体的孤子解, 方法是在平均场近似的基础上,利用对称变换,将GP方程转化为高阶强相互作用的非线性薛定谔方程,之后解析求解这个含五次方的非线性薛定谔方程,得到一个亮孤子解,这对从实验上观测Tonks-Girardeau气体的孤子现象具有指导作用. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 Tonks-Girardeau气体 孤子解     

二维玻色-爱因斯坦凝聚中孤立波的调制不稳定性

研究了盘状势阱中二维玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的孤立波. 在平均场理论下, 由BEC所满足的Gross-Pitaevkii方程出发导出了二维BEC所满足的非线性Schrödinger方程. 从该方程出发, 研究单组分常振幅二维BEC(单组分常振幅 BEC)的调制不稳定性, 得到了该系统相应的增长率. 关键词： 孤子 不稳定性 玻色-爱因斯坦凝聚     

装载于外势场中的玻色-爱因斯坦凝聚N-孤子间的相互作用

首先建立起玻色-爱因斯坦凝聚孤子链的微扰复数Toda链理论,然后深入研究玻色-爱因斯坦凝聚N-孤子间的绝热相互作用,分别通过对二次外势场、周期性外势场和二者叠加的复合外势场所引起的三类微扰,利用微扰的复数Toda链理论给出了解析处理, 并和基于分步傅里叶变换的直接数值方法进行比较,发现微扰的复数Toda链方程能够充分揭示上述三类外势场中的N-孤子链的动力学行为和特征.同时还给出了从孤子链中提取一个或多个局域态的倾斜势场或周期性势场的强度临界值,这可为玻色-爱因斯坦凝聚的实验研究 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 Gross-Pitaevskii方程 物质波孤子 相互作用     

二维线性与非线性光晶格中物质波孤立子的稳定性

利用变分法和数值计算方法研究了二维线性和非线性光晶格中二维玻色-爱因斯坦凝聚体系中物质波孤立子的存在及其稳定性. 利用定态变分原理及Vakhitov-Kolokolov判据总结了线性和非线性结合光晶格中几种参数组合下定态定域解的稳定性. 结果表明, 当存在二维非线性光晶格时, 在吸引和排斥相互作用的原子体系中均可以存在稳定的物质波孤立子. 另外, 利用含时变分法研究了线性和非线性光晶格中物质波孤立子随时间的传播特性, 使波包参数对时间的一阶导数等于零, 可以给出稳定状态对应的参数, 结论和定态变分法给出的结果一致. 最后用数值计算方法研究变分结果的正确性, 把变分结果作为初始条件代入Gross-Pitaevskii方程研究其随时间传播特征, 得到了稳定的传播过程, 所得到的结果和变分分析结果一致. 关键词： 线性非线性光晶格 玻色-爱因斯坦凝聚 孤立子 稳定性     

非谐势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的数值计算

从G-P平均势场理论出发,探讨了玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的G-P方程的一维形式,用数值计算方法研究了非谐势阱中非理想玻色凝聚气体的基态和第一激发态解.给出了能量随非线性系数的变化规律.     

激子极化激元凝聚体中的二维亮孤子

在非保守非线性系统中,产生孤子的基本物理机理是系统的动能与非线性、以及增益与耗散达到双动力学平衡.如何在该系统中产生稳定的自由高维孤子是目前孤子理论具有挑战性的前沿课题.本文提出了一种在激子极化激元玻色-爱因斯坦凝聚体中实现二维自由亮孤子理论方案,即通过时间周期调制相互作用以及增益与耗散双平衡的物理机理产生稳定的二维自由空间亮孤子.为此,首先通过拉格朗日量变分法得到了二维亮孤子参数的动力学方程,得到其动力学稳定的参数空间.其次,数值模拟广义增益耗散Gross-Pitaveskii方程的含时演化,验证了二维亮孤子的稳定性.最后,加入高斯噪声模拟真实实验环境,发现在实验可观测的时间范围内,二维亮孤子是稳定的.本文的实验方案打开了在非保守系统中研究高维自由空间亮孤子的大门.     

计及两体和三体作用下的二维凝聚体中的孤子特性

使用多重尺度法,解析地研究计及粒子间两体和三体同时作用下二维凝聚体中孤子的特性. 结果发现,当凝聚体粒子间两体作用为排斥、三体作用为吸引时,凝聚体内会产生暗孤子环,且随着三体吸引作用的减弱,暗孤子环中心峰的高度逐渐降低,并当三体吸引作用消失时暗孤子环演化为一个完美的二维暗孤子. 当两体和三体作用均为排斥时,凝聚体中的暗孤子的宽度和幅度随着三体排斥作用的加强而减小,且当三体作用强度增加到与两体作用同一数量级时,凝聚体产生坍塌现象. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚体 两体和三体作用 暗孤子     

自旋-轨道耦合二分量玻色-爱因斯坦凝聚系统的孤子解

在旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中,孤子态作为宏观量子效应的典型状态,可以通过自旋-轨道耦合进行调控,这使得对自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中孤子的研究成为近年来超冷原子领域研究的重要课题之一.本文研究了描述一维自旋-轨道耦合二分量玻色-爱因斯坦凝聚体Gross-Pitaevskii方程的精确求解,利用直接假设及可积约化方法,给出了系统多种类型的孤子解,讨论了相应的孤子动力学以及自旋-轨道耦合效应对系统的量子磁化和自旋-极化态的影响.     

方势阱中凝聚体的孤子动力学行为

利用多重尺度法, 解析地研究了方势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的孤子动力学行为. 结果表明, 方势阱对凝聚体中的孤子动力学有重要的影响. 进入方势阱时孤子作加速运动, 逃逸出势阱时孤子作减速运动; 且随着势阱深度的增加, 孤子的速度增加、幅度增加、宽度减小. 这为实验操控孤子的动力学行为提供一定的参考价值. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚体 孤子 方势阱     

具有三体作用的玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子的演化

运用变分法研究了具有三体作用的玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子的演化特性,分析了调谐囚禁电势对暗孤子运动的影响.结果表明,囚禁在调谐势阱中的暗孤子将振动,势阱强度和三体作用的符号影响了暗孤子的演化,并改变了BEC系统的振动特性.     

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.     

谐振子势阱囚禁玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚

基于Thomas-Fermi半经典近似研究了谐振子势阱约束下任意维理想玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC).导出了玻色气体的BEC转变温度、基态粒子占据比例、内能和热容量等物理量的解析表达式,讨论了空间维度和谐振子势阱的影响.以二维和三维玻色系统为例,数值计算了上述热力学量,并与解析结果进行了对比,二者获得了较好的吻合.     

谐振势阱中旋转广义玻色系统的热力学性质

以非广延Tsallis统计理论为基础,导出了广义玻色-爱因斯坦统计分布表达式,并用其分别讨论了三维和二维谐振势阱约束的旋转广义玻色气体的热力学性质.结合系统粒子数、玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)临界温度、基态粒子占据率和比热等物理量的解析表达式,分析了非广延参数和势阱旋转频率等因素对系统热力学性质的影响.