物理学家产生新的物态：玻色—爱因斯坦凝聚

１９９５年６月５日．美国国家标准和技术研究所和科罗拉多大学物理系联合研究所（ＪＩＬＡ）的物理学家怀曼（Ｃ．ｗｉｅｍａｎ）和康耐尔（Ｅ．Ｃｏｒｎｅｌｌ）等人，采用激光冷却和蒸发冷却的联合技术．首先在原于钩（８７Ｒｂ）的蒸汽中产生了玻色－爱因斯坦凝聚（ＢＥＣ），使上千个原子进入同一个量子态［１］．这一发现轰动了整个物理界，美国《科学》杂志显要地报道了这个消息［２，３］．麻省理工学院的一位在探素ＢＥＣ方面很有经验的原子物理学家——克理普耐尔（Ｋｌｅｐｐｎｅｒ）说：“这是一项惊人的发现，简直让我透不过气…     

物质的新状态——玻色-爱因斯坦凝聚——2001年诺贝尔物理奖介绍

美国国家标准和技术研究所的Eric A.Cornell教授，美国麻省理工学院的Wolfgang Ketterle教授与美国科罗拉多大学的Car E.Wieman教授由于“在稀薄的碱金属气体中成功地获得玻色－爱因斯坦凝聚，并且对凝聚体特性进行的早期基础性研究”方面的贡献，而荣获2001年诺贝尔物理奖，文章介绍了该研究的背景，三位诺贝尔奖得主的贡献及其意义。     

外势场中玻色--爱因斯坦凝聚性质的研究

(1)简要介绍BEC概念的一种含义及BEC形成的条件；(2)着重对外势场中的BEC作了研究，得出了低维情况下产生BEC的条件：当U(x)-2^η时，一维情况发生BEC满足η＜2；二维情况发生BEC满足η＞0。     

玻色-爱因斯坦凝聚——一种新的宏观物质状态

 2001年10月9日,瑞典皇家科学院宣布,2001年诺贝尔物理学奖授予美国国家标准技术研究所与科罗拉多大学的联合天体物理研究所(JILA)39岁的教授康奈尔(E.A.Cornell)和50岁的教授维曼(C.E.Wieman)以及美国麻省理工学院(MIT)43岁的德裔教授凯特勒(W.Ketterle).     

玻色-爱因斯坦凝聚态的结构理论研究系列之一:玻色-爱因斯坦凝聚态的复合表示理论

针对近零温度下玻色-爱因斯坦凝聚态的特点,建立了复合原子表示模型.提出了复合原子的概念,研究发现复合原子具有一定的零点半径与结合能,得出了相应的表达式.认为该物态作为一个宏观量子态的说法具有相对性,应该据研究角度而定.同时,给出了二个分离的玻色-爱因斯坦凝聚态之间产生1/R型作用势的几种情况,为同类实验提供了理论依据.     

玻色-爱因斯坦凝聚的相变特征

研究玻色-爱因斯坦凝聚的相变特征，证明了粒子间存在弱排斥相互作用的玻色系统的玻色-爱因斯坦凝聚是二级相变。     

玻色-爱因斯坦凝聚研究的过去与未来

2001 年,瑞典皇家科学院宣布2001 年诺贝尔物理学奖分别授予美国科学家埃里克·康奈尔（Eric Cornell）、德国科学家沃尔夫冈·克特勒（Wolfgang Ketterle）,以及美国科学家卡尔·韦曼（Carl Wieman）。     

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。     

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).     

随机边界对相对论气体玻色-爱因斯坦凝聚临界温度的影响

研究了随机边界对立方箱中相对论气体玻色-爱因斯坦凝聚临界温度的影响.在均匀分布、双模分布和高斯分布情况下,分别计算了临界温度与固定箱中的气体临界温度的比值,发现随机边界降低了系统的临界温度.相对于极端相对论情况,非相对论极限下的临界温度更低.     

玻色-爱因斯坦凝聚的实现及应用

 玻色－爱因斯坦凝聚（Ｂｏｓｅ－ＥｉｎｓｅｉｎＣｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ,简称ＢＥＣ）是爱因斯坦于１９２５年预言的奇特的凝聚现象．７０年过去了,人们一直在寻找可能的ＢＥＣ候选者．近２０年来,随着碱金属原子的激光冷却和囚禁技术取得的巨大进展,高密度大数目产生超冷原子气体已成为可能,在此基础上,１９９５年,３个美国研究小组相继实验实现了碱金属原子气体ＢＥＣ,震惊了整个物理学界．ＢＥＣ是物理学家长期梦寐以求观察的物理现象,它的实现带来了广阔的应用前景．本文将对产生ＢＥＣ的物理条件,实验技术和研究历史作详细介绍,并简述ＢＥＣ研究的近期发展和重要应用──原子激光器．     

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.     

稀薄原子气体玻色-爱因斯坦凝聚近期研究进展简介

论述了自1999年涡旋态在稀薄碱金属原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中成功实现以来有关的BEC理论和实验研究的进展及作近期的部分探索，并介绍了相关的基本概念和理论。     

玻色-爱因斯坦凝聚实现10周年

自1995年首次实现玻色一爱因斯坦凝聚（BEC）以来，相关研究发展迅速．截止到2005年6月，已实现凝聚的碱金属原子气有六种：7^Li，23^Na，41^K,85^Rb，和133^Cs．自旋极化1^H最早被遴选为BEC的对象，但因技术上的难度问题，它的凝聚迟至1998年6月，是由“BEC教父”Daniel Kleppneer领导的小组实现的．     

谐振子势阱囚禁玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚

基于Thomas-Fermi半经典近似方法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．     

玻色——爱因斯坦凝聚的研究

综述了玻色—爱因斯坦凝聚的由来、概念及其形成条件 ,并介绍了当前国内外玻色—爱因斯坦凝聚研究的动态与进展及其前景展望。     

玻色—爱因斯坦凝聚和兰姆位移

扼要地介绍了ＢＥＣ研究的近况和研究方向，同时报道了我们在ＢＥＣ的光散射和兰姆位移方面的研究工作     

玻色-爱因斯坦凝聚临界温度的估算

引进有效数密度的概念，对球谐势阱中理想玻色气体的临界温度作了简便的估算，并以此为例讨论应如何将玻色－爱因斯坦凝聚的研究引入教学，同时还阐述了这种引入的重要意义。