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本论文研究了零温和有限温度下外势场中玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学及热力学特性。首先,在零温下利用含时耦合GP方程研究了二维光晶格中双组分BEC的动力学性质,得到了一族新的定态解和超流解,给出了系统发生超流绝缘相变的临界条件。其次,在有限温度下应用Hartree-Fock-Bogoliubov Popov近似研究了包含三体相互作用的BEC体系在非谐振势阱中的动力学、热力学性质,主要讨论了三体相互作用和非谐振势阱对凝聚体转变温度、凝聚原子数、和系统集体激发模的影响。
第一章从BEC概念的形成,光晶格中的BEC、光晶格中BEC的超流绝缘相变、集体激发以及BEC的研究意义和动态几个方面对BEC作了介绍。
第二章讨论了二维光晶格中双组分BEC的动力学性质。从描述三维双组分BEC体系的动力学方程出发,当垂直方向的囚禁频率远大于径向频率时,得到了描述二维光晶格中BEC体系的动力学方程和该方程一族新的定态解,所得解涵盖了一维、二维光晶格中单组分BEC和一维光晶格中双组分BEC的情形。给出了系统存在超流解的参数区域f相图),当系统参数在这个参数区域以外时将处于绝缘相。因此可以通过调整势阱结构来实现BEC从超流相向绝缘相的转变。
第三章在有限温度下,讨论了三体相互作用和非谐振势阱对凝聚体的转变温度、凝聚原子数、和系统集体激发模的影响。采用Hartree-Fock-Bogoliubov Popov近似,建立了一个包含有三体相互作用的自洽模型。结果表明三体相互作用和非谐振势阱对凝聚体的转变温度有很大的影响。在同一温度下,三体相互作用可以加速凝聚体的扩散,降低凝聚体的转变温度;而非谐振势阱可以阻止凝聚体的扩散,升高凝聚体的转变温度。很小的三体相互作用或非谐振势阱就可引起系统集体激发模的频移,两者引起的频移也大不相同。不同集体模的频率与温度之间的关系展现出一个比较复杂的特征。
第四章给出结论和该领域进一步的研究前景。