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玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)在平均场理论框架下可以用一个宏观波函数描述,它满足非线性的Gross-Pitaevskii(GP)方程,方程的非线性来源于原子间短程相互作用的散射长度。本文采用解析和数值分析方法,研究在没有外势情况下的两组分耦合BEC的定态解及其稳定性,并重点讨论解的孤子特性。在特殊条件下,我们构造了GP方程的非定态解,并且研究了非定态解随时间演化的解析结果和数值模拟。
本文共包括五个部分:第一章,简要阐述了玻色-爱因斯坦凝聚的基本理论以及研究进展,并简要介绍了平均场理,GP方程,以及BEC中的孤立波结构。第二章,研究无外势的一维耦合二分量BEC的定态解,解析得出了三类具有雅各比椭圆函数形式的实对称破缺解,它们没有严格的三角函数极限和孤子极限,但是在m→0和m→1时,我们可以得到很好的三角函数近似和孤子波近似;第三章,分别利用解析和数值模拟的方法对定态解进行稳定性分析,结果表明,在没有外势情况下的两组分耦合BEC,它的三类孤子解都是稳定的,而dn解的三角函数近似和孤子近似都足稳定的。第四章,在特殊条件下,即当组分内部与组分之间的相互作用强度相同时,利用一个幺正变换可以构造出非定态解。通过解析和数值模拟非定态解随时间演化,发现BEC中出现准周期结构。最后在第五章中对本文作了简要的总结。