玻色-爱因斯坦凝聚体中磁单极的产生

来源 :山西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:C263185
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文基于三维Gross-Piraevskii(GP)方程,研究在含时周期性外磁场的作用下玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学行为。磁单极是矢量场中的拓扑缺陷,利用外部磁场,可以在稀薄的玻色-爱因斯坦凝聚体的自旋纹理上刻印点状拓扑缺陷,凝聚体序参量的对称性使得这个拓扑缺陷伴随着一个对应于磁单极狄拉克弦的涡丝,由此产生一个物理狄拉克弦,其终止于磁单极。磁单极为仅表现为孤立的北极或者孤立南极的粒子,其既符合量子力学,又符合电磁场的规范不变性,磁单极的存在使得所有磁荷都必须是量子化的,也就是说,所有磁荷必须是基本单位的整数倍。当外磁场作用足够强时,凝聚体中的涡度与磁单极的磁场保持一致,利用周期性磁场有多个零点,且在每个零点处均可产生磁单极的特性,我们引入周期性磁场来产生所研究的正、负磁单极对。磁单极有正、负之分,正磁单极是指所有的磁感线均由圆心向外发射,仅有狄拉克弦与磁感线方向相反指向圆心的磁单极;负磁单极是指所有的磁感线由外向内指向圆心,仅有狄拉克弦由圆心向外发射的磁单极。首先我们先利用周期性磁场来产生磁单极对。用平均场近似的方法进行理论分析以及数值计算来研究正、负磁单极对的相互作用,以及研究由正、负磁单极对相互作用诱导的孤立狄拉克弦。结果显示,在含时的周期性外磁场作用下,铁磁态自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体将会发生拓扑形变。随着时间的演化,磁场的两个零点会进入到凝聚体中,可以在密度布居图上观察到自旋向上态在z轴上形成两个小凸起,分别向上和向下。随后磁场的两个零点重合,向上和向下的小凸起均被拉长,最终在z轴上自旋向上态呈线状分布,这与理论分析预测所得到的孤立的狄拉克弦相对应。通过计算出凝聚体的超流涡度可以给出了磁单极的表征图。结果显示,凝聚体在周期性磁场的两个零点处分别形成正、负磁单极,分别对应着密度布居图上自旋向上态在z轴上向上和向下的小凸起。随着时间的演化,磁场的两个零点开始相互靠近、慢慢重合,正、负磁单极对中的两条狄拉克弦也逐渐相互靠近,大约经过5ms的时间,它们完全相连,最终形成孤立的狄拉克弦。之后我们又引入双势阱,在每一个势阱中分别产生一个磁单极,通过调控频率差f1-f2来调整势阱的径向间距d,在势阱的变化过程中对信号的振幅进行调整,来产生几乎相等的势阱深度,通过调控相应参数让两个势阱向中间靠拢,从而研究该势阱中磁单极对的相互作用。当t(28)30ms时,在密度布居图上观察到自旋向上态在z轴上形成两个小凸起,分别向上和向下,随着时间的演化,向上和向下的小凸起被拉长。
其他文献
最近,非厄米系统在实验和理论领域都得到了很大的发展。研究发现,非厄米性可以极大的改变在厄米情况下确立的拓扑行为,例如,受增益和损耗分布影响的边界模。另一方面,拓扑绝缘体在开边界条件下表现出绝缘的体态和无间隙边界态,其特征在于拓扑不变量,例如Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型。SSH模型的手征对称性是导致非平庸拓扑结构产生的原因,可以通过缠绕数以及在开边界条件热力学极限下是否存在
杜氏藻是一类具有极高研究价值的嗜盐微藻,常生活于盐度较高的湖泊、海洋等咸水水域中。杜氏藻内含有丰富的β-胡萝卜素,其体内的牻牛儿基焦磷酸合酶(Geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPS)又称GGPP合成酶,在β-胡萝卜素的合成代谢过程中发挥着重要的作用。本研究对15株不同品系的杜氏藻进行培养,利用光学显微镜进行形态学观察,并对其关键生理生化指标进行测定。在
量子行走是经典随机行走在量子力学中的推广,但有着传播速度快等许多优于经典随机行走的动力学特性,因此可以用量子行走设计许多高效的量子算法,实现量子计算和量子信息的传输。同时分离时间量子行走展示出丰富的拓扑特性,为模拟凝聚态物理中一些新奇特性提供了易操控、灵活多样的人造量子平台。本文首先介绍量子行走的基本概念,PT对称理论以及分步量子行走的拓扑特性。在此基础上,研究了幺正和非幺正多周期量子行走的拓扑性
纳米光纤由于具备体积小、柔软可弯折、低损耗、耐腐蚀等特性,使其成为微型化集成化传感器领域中的新兴研究热点。纳米光纤作为一种新型的传感元件近年来已在能源化工、食品制药、冶金采矿等领域被广泛使用,除此以外,其在基础科学研究领域也显示出了其优异的性能。纳米光纤在光与物质相互作用中作为一种媒介已经成功应用于诸多领域中,包括光学传感、光学势阱、量子光学等。由于纳米光纤波导尺寸小于引导光的光学波长,引导光模式
电子通过介观系统的量子输运一直是一个活跃的研究领域,相关的电子输运理论和纳米器件的制备得到了广泛的应用,为设计和改进量子器件的性能提供了重要依据。随着对器件的精度要求越来越高,各种各样对输运性质产生影响的因素越来越受到人们的重视,其中材料界面结构随时间的微小变化对系统的输运性质产生的影响受到了特别关注。本文考虑量子点与电极界面的结构变化,进一步研究量子点系统的量子输运特性。我们首先介绍基于非平衡格
1963年Edwin Jaynes和Fred Cummings首次提出Jaynes-Cummings模型(J-C模型),这使得人们可以从物质结构的深层次去研究场-原子之间相互作用的理论。Tavis-Cummings模型(T-C模型)是对J-C模型的扩展,主要描述了两个二能级原子和单模量子化电磁场之间的相互作用,但并未考虑原子之间的相互作用。近年来,研究者还讨论了J-C模型和T-C模型相关系统中的量
现代科学技术的迅速发展,使得光学精密测量、光通讯以及光信息处理的精度和准确度达到了越来越高的水平。在光信号的测量和处理中,虽然可以用有效的方法去除掉测量时经典误差源的影响,但是诸多量子噪声的存在,从根本上制约了测量精密度和准确度的提高,因此,如何减小量子噪声对测量的影响是科技工作者研究的热点课题之一。平衡零拍探测技术,是测量光场量子噪声的最佳方法之一,可以直接表征出信号光场的正交噪声分量信息;并且
量子调控是基于量子物理理论知识的前沿学科,在量子信息处理、量子模拟等研究领域具有重要的科学价值。借助外场条件和技术手段对物态的量子现象进行调控,可以设计并构筑人工微结构,对建立全新的量子调控技术和量子器件小型化具有重要的意义。原子能级、原子量子调控以及原子成像机制等是构造原子水平上电子器件量子效应与调控技术的重要载体,是原子材料器件和原子尺度器件的基础和核心。原子相干效应是利用外场对原子进行量子调
量子系统具有经典系统所不存在的迷人特性。这些特性可以从量子关联的不同方面进行探讨和研究,例如Bell非定域性、量子纠缠、量子失协和量子导引等。量子关联特性不仅具有理论性意义,而且可以作为量子通信、量子计量学等新兴技术中不可或缺的物理资源加以开发和利用。在实验研究中,为了从量子态中提取信息,人们通常需要进行量子测量。这些量子测量操作技术自然地促成了量子费舍信息的出现。在量子领域,费舍信息具有经典世界
近年来,与腔光机械系统相关的量子力学行为得到广泛研究,其中量子非线性行为已成为重要研究内容。相变演化方程是表征伴随新相生长中各相含量随时间的演化。目前,相变演化方程是通过相变驱动力、温度和相变弛豫时间来表征新相质量分数,该方式是基于唯象理论得到的,缺点是忽视了相变发生中的物理机制。另外,以量子不确定关系为基础的模压缩也发展为腔光机械系统中的热点问题。本文分别探究了单模腔光机械系统和双模腔光机械系统