超冷原子在光阱中的隧穿行为

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光晶格中超冷原子的量子隧穿特性是量子信息研究中的一个热点。激光冷却和光控粒子技术的日臻成熟为我们研究光晶格中超冷原子的量子行为提供了很好的实验支持。  本文利用路径积分方法研究超冷原子在一个由两束反方向激光相干形成的一维光晶格中的量子隧穿特性。为了研究超冷原子在单个光阱和双光阱中的隧穿机制,我们将其在单阱中的单侧隧穿和双阱中垒两侧隧穿的运动等效成单个粒子在二加三次方势和二加四次方势阱模型中的运动.由于隧穿的存在,使得阱中的态是不稳定的,该态的能量是一个复数,其虚部与衰变率相关.通过理论计算,我们得到基态的衰变率,并利用热力学统计原理得到衰变率和温度的关系曲线.从中我们得出:在温度较高的情况下,粒子进行的是热隧穿,在低温条件下,粒子的逃逸只能通过量子隧穿的方式.我们还指出在这一过程中系统随着温度的降低,通过二级转变过程从热隧穿过渡到了量子隧穿。在双阱中我们计算了阱中的能级劈裂能,并研究了隧穿和劈裂的相互影响。我们发现:在双阱中由于粒子不断的隧穿可以导致能级劈裂,相反能级发生劈裂会加速粒子的隧穿速率.这为我们研究超冷原子在光品格中的运动规律提供了一定的依据。
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