玻色-爱因斯坦凝聚在无序晶格中输运特性的研究

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近些年来,光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚特性的研究已经取得了巨大成就,并且发现了许多新奇而有趣的物理现象。然而,以前人们主要研究以短程相互作用为主导的系统在纯净光晶格(完美的周期势)中的物理特性。但是在真实的系统里,光晶格中小的、随机的缺损或者杂质是不可能完全避免的。而且,在许多情况下,无序可能会极大的改变非线性晶格的特性,同时产生许多近乎违反直觉的物理现象,比如:Anderson局域化、无序引起的隧穿抑制,等等。此外,长程相互作用(偶极-偶极相互作用)的引入能够产生一些只有短程相互作用存在的系统中所不拥有的特殊特性。而且到目前为止,无序、长程及短程相互作用的耦合对超冷原子气体动力学特性的影响还不清楚。因此本文主要在无序光晶格中探究含有长程相互作用的偶极凝聚体的随穿特性。本论文的具体研究内容和结论如下:  首先,简单介绍了论文研究的物理背景及与论文相关的知识,包括量玻色-爱因斯坦凝聚、光晶格与无序晶格势、偶极玻色-爱因斯坦凝聚、玻色-爱因斯坦凝聚局域化现象及其研究意义。  为了进一步认识无序晶格中一类超冷量子气体的输运特性。首先在论文第二章我们讨论了无序和描述一类超冷量子气体的非线性方程。结果表明粒子间的相互作用及无序对DB的存在及稳定性起着非常重要的作用。粒子之间相互作用和无序能够提高呼吸子的稳定性。进一步的研究表明当粒子间的相互作用达到某一临界值时,DB会达到最稳定的状态。粒子之间的相互作用,非线性以及无序对DB稳定性的影响是相互耦合的。显然这些有关离散呼吸子的讨论对拓展晶格中的特性有着非常重要的意义。  论文第三章讨论了偶极量力气体在晶格中局域化的种类、存在性和稳定性。我们发现长程相互作用和短程相互作用对局域化的存在性、种类、动力学特性和稳定性起着非常重要的作用。由于长程和短程相互作用的耦合,局域化和其稳定性有着丰富且新奇的特性:当短程相互作用较大而长程相互作用较小时,明DB存在。在这种情况下,短程相互作用能够增强DB的稳定性,而长程相互作用会降低DB的稳定性。当短程相互作用和长程相互作用都比较大时,离散的扭结子(简称DK)会出现。在这种情况下,短程相互作用和长程相互作用都会增强D K的稳定性,但是D K并没有DB那么稳定。我们的结果将对非线性晶格中偶极凝聚体的阻塞、过滤和隧穿特性的研究有重要意义。  论文第四章讨论了偶极量子气体在一维准无序晶格中的扩散特性。由于长程和短程相互作用的耦合,我们发现了一些新奇而有趣的的现象:DDI和短程相互作用都能够破坏系统的局域化并产生次扩散现象。但是与接触相互作用相比,DDI对其扩散的影响更为强烈。进一步的研究发现当接触相互作用(A l)和DDI(A2)满足Ai>2A2时,其扩散特性仅仅取决于接触相互作用;而当Ai<2A2时,其扩散特性完全取决于D D I。此外我们还数值地给出了不同接触相互作用和DDI所对应无序的临界值W。当v w时物质波包是局域化的,相反当v< w时会产生次扩散现象。  最后,简要总结本工作并展望该领域进一步的研究前景。
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