玻色—爱因斯坦凝聚均匀系统中集体激发的朗道阻尼

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玻色-爱因斯坦凝聚是原子与分子物理、光学和凝聚态物理研究简并量子多体系的交叉点,元激发是统计与凝聚态物理学的基本研究内容,集体激发是玻色-爱因斯坦凝聚一个很重要的研究方向。研究集体激发对深入了解凝聚体的基态、热力学性质和超流性质等具有很大的理论指导作用,尤其是对低能量集体激发的研究更引起学者广泛的兴趣。阻尼与频移是集体激发实验中两个相伴的特征现象,阻尼和频移有朗道与巴利耶夫两种机制,很多理论工作重点关注朗道机制,而且首先研究阻尼。集体激发阻尼和频移的研究方法主要分为两大类,一类是研究高温高密度系统的二流体理论,一类是研究低温低密度系统的平均场理论。本文应用哈特利-福克-波戈留博夫平均场理论研究玻色-爱因斯坦凝聚均匀系统中集体激发的朗道阻尼。文献[Giorgini S,Phys.Rev.A,1998,57(4):2949-2957]是构建玻色-爱因斯坦凝聚集体激发阻尼的哈特利-福克-波戈留博夫平均场理论的先驱工作,其中对均匀系统中集体激发的朗道阻尼进行了研究,但其得出的结论存在错误,并且在其结论的推导过程中采用准粒子共振跃迁和集体激发能量两个条件近似。首先,本文不采用上述两个近似进行严格推导,在参量变化较大的范围内给出阻尼与温度的函数关系,得到更合理和更普适的解析计算结果。并且讨论趋近绝对零度和相变临界温度两种极限情况下阻尼与温度的函数关系,特别关注能量远远小于粒子相互作用的声子在两种极限温度条件下阻尼与温度的函数关系。引入误差函数分析不同能量的准粒子跃迁对阻尼的贡献,给出准粒子相互作用的细节。然后,采用这两个近似进行推导,指正上述文献中存在的错误,并利用上述误差函数计算结果分析两个近似的适用范围。为了指正上述文献中存在的错误,本文的推导过程完整给出,其中的细节放在附录中。本文的研究结果有助于加深理解哈特利-福克-波戈留博夫平均场理论对玻色-爱因斯坦凝聚集体激发多体性质研究中的意义,有助于单分量玻色-爱因斯坦凝中集体激发朗道阻尼和频移的进一步研究。
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