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1995年实验上实现玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation,简称BEC)以来,BEC的研究在理论上和实验上都取得了重要进展。论文对非相对论玻色气体和相对论理想玻色气体的热力学性质以及随机箱中玻色气体的凝聚等问题进行了综述,研究了随机箱中玻色气体的定容比热和重力场中弱相互作用玻色气体的热力学性质。
研究了随机箱中理想玻色气体的定容比热,在箱子边界满足双峰分布和高斯分布的情况下,计算了玻色气体的定容比热。通过与刚性箱中的情况作比较,发现随机箱中理想玻色气体的定容比热大于刚性箱中的定容比热,且增大的程度随着涨落变化幅度的增加而越发明显,这说明随机边界条件导致了系统行为的改变。另外还发现,在临界温度处比热是连续的。
利用平均场近似方法对随机箱中弱相互作用玻色气体进行了研究。在箱子边界满足双峰分布与高斯分布的情况下,对系统临界温度和比热等进行了探讨。结果表明,随机箱中系统的临界温度低于刚性箱中的临界温度,比热的值大于刚性箱中的值。还发现比热在临界湿度处发生了跃变,跃变的程度小于刚性箱中情况,随着涨落变化幅度的增加,跃变的程度越来越小,随着相互作用参数的增加,跃变的程度越来越大。
在极端相对论极限条件下研究了随机箱中理想玻色气体的定容比热。在箱子的边界满足双峰分布与高斯分布的情况下,对定容比热进行了计算。研究表明,随机箱中理想玻色气体的定容比热也大于刚性箱中的定容比热,并且随着涨落变化幅度的增加,增大的程度越来越明显。定容比热在临界温度处有跃变现象,随着涨落变化幅度的增加,跃变的程度越来越小。这充分说明了随机边界条件对玻色气体的热力学性质有明显的影响。
利用平均场理论对重力场中弱相互作用玻色气体的热力学性质进行了研究。计算了系统的态密度、临界温度和基态占有数,讨论了比热在临界温度处的跃变行为。结果表明:在重力场中,当原子间为排斥相互作用时,弱相互作用玻色气体的临界温度比理想玻色气体的低,相同温度处基态占有数与理想玻色气体的基态占有数相比有所减少;当原子间为吸引相互作用时,弱相互作用玻色气体的临界温度比理想玻色气体的高,相同温度处基态占有数与理想玻色气体的基态占有数相比有所增加。而且该系统比热在临界温度处是连续的。