耦合BEC系统的量子及动力学研究

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本文主要研究玻色原子及由其组成的玻色分子的耦合系统的量子特征利动力学行为。首先利用平均场理论把耦合玻色系统的哈密顿量线性化并求解其本征值,发现线性化的哈密顿量的本征态是相干态,其中玻色原子处于SU(1,1)相干态而玻色分子处于global相干态和SU(1,1)相干态,给出了处于相干态的玻色原子数与玻色分子数随调谐频的变化而增减的图像,而且发现耦合玻色系统的U(1)对称性自发破缺将导致玻色系统发生玻色爱因斯坦凝聚。然后以相干态为初态突然改变外磁场,研究了玻色原子对数目的几率反转以及玻色分子数目的几率反转,发现了玻色原子对的collapse和revival现象。最后又研究了耦合玻色系统在没有衰减和有衰减情形下的动力学行为,给出了玻色原子数和玻色分子数的振荡图像。论文的内容安排如下: 第一章,绪论部分,主要介绍所选课题的背景资料,以及选择此课题的主要原因。 第二章,相干态理论是本论文的理论基础,此章介绍SU(1,1)相干态理论和压缩相干态理论,并讨论压缩态下分子的统计分布情形。 第三章,介绍玻色原子和玻色分子耦合系统的相干态理论,从线性化后的哈密顿量来看基态时玻色原子处于SU(1,1)相干态而玻色分子处于压缩相干态,从而求出基态能量。最后又在此基础上讨论系统的U(1)对称项的自发破缺与玻色凝结的关系。 第四章:介绍耦合BEC系统的量子特征,主要考虑只激发一个分子和只激发两个原子这两种情形,并类比量子光学中的二能级原子求出其叠加系数的表达式,然后进行数值计算,并给出玻色原子与玻色分子的粒子数反转随时间变化的图像。 第五章,通过求解海森堡方程研究耦合BEC系统的动力学行为,主要考虑无衰减和有衰减两种情形,并讨论玻色原子数与玻色分子数的Rabi振荡的频率、振幅以及衰减的速度与调谐频、耦合参数、衰减参数的关系。
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