【摘 要】
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电子的自旋轨道耦合(SOC)引发了多种现象,包括原子物理学中的精细能级分裂,以及在凝聚态物理学中发现的多种新型材料等。一般情况下,中性原子整体没有自旋轨道耦合效应。在固体材料中,电子的SOC性质由材料本身决定,因此很难调控。在超冷原子气体中,利用光与原子相互作用合成的人造SOC却为我们的研究提供了一个理想平台。它具有高度可控的平台,可用来研究奇异的量子现象和新的物质形态,如平面波相、条纹相等,还可
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电子的自旋轨道耦合(SOC)引发了多种现象,包括原子物理学中的精细能级分裂,以及在凝聚态物理学中发现的多种新型材料等。一般情况下,中性原子整体没有自旋轨道耦合效应。在固体材料中,电子的SOC性质由材料本身决定,因此很难调控。在超冷原子气体中,利用光与原子相互作用合成的人造SOC却为我们的研究提供了一个理想平台。它具有高度可控的平台,可用来研究奇异的量子现象和新的物质形态,如平面波相、条纹相等,还可产生丰富的物理学现象,已成为冷原子物理方向的研究热点。随着实验技术的发展,探索具有SOC效应的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中的新奇拓扑态吸引了大家的兴趣。同时,SOC的类型也影响着BEC的量子态和动力学性质,可能蕴藏着更加新颖的结果和现象。本文中我们研究了谐振势中具有旋转项和特殊SOC效应的BEC的性质。首先利用牛顿共轭梯度法对归一化的GP方程进行了数值求解,然后用傅立叶搭配法对稳态解进行线性稳定性分析,再用四阶龙格库塔法进行演化,进一步验证解的稳定性。首先我们求解了一维雪茄型BEC模型,得到了条纹态,讨论了它与SOC强度的关系,并用数值方法探究了条纹态的解的稳定性。进一步研究发现,条纹态的条纹数随着SOC强度的增大而增多,两个自旋分量的条纹数奇偶交替,且所得稳态解都是稳定的。接下来主要研究了二维盘型BEC的性质。通过研究我们找到了条纹态,并分析了SOC强度、外势强度、旋转频率和方向对条纹态的轮廓和稳定性的影响。在没有旋转项的情况下,两个自旋分量具有条纹斑图,并且两个分量的条纹数目总是一奇一偶或一偶一奇的。随着SOC强度的增加,条纹数目也在增加,且两个旋量分量条纹数目差值为1。加入旋转项后,自旋分量的轮廓与条纹数的变化规律都发生了变化,但条纹数的差值仍然为1。此外,我们还发现,在SOC系统中,尽管顺时针方向与逆时针方向旋转是不等价的,但旋转方向只引起两个分量的条纹态相互交换。条纹态的这一规律与别的类型稳态完全不同。我们也通过演化和线性稳定性分析证明了这些条纹态的稳定性。此外,我们还讨论了不同旋转频率下解的相位图,发现条纹态解随着旋转频率的变大发生了相变。从稳定性分析的结果来看,外势越弱,条纹数越多,旋转频率的增大会严重改变条纹态的轮廓。我们发现外势对条纹态的稳定有利,而旋转频率对条纹态的稳定不利。最后,我们还研究了Rashba型SOC模型,对其进行求解稳定性分析,发现在一定范围内,仍可以得到稳定的条纹形状的解。
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