超冷强耦合等离子体中三体复合现象的模拟研究

Ultracold plasma is one of the advanced projectes in the field of cold atom physics,which is an interdisciple science developed by the interaction of cold atom physics and plasma physics.Strongly coupled plasma is the most attractive place in the Ultracold plasma.When coupling strength reaches a certain degree, special phenomena appear,eg "disorder-induced heating""kinetic energy oscillations"; When coupling strength is more stronger, phase transition occurs. However because three-body recombiantion heats the electrons, the electronic coupling strength has been in a weak-strong coupling region. We mainly study the three-body recombination in the strongly coupled plasma. Through the studies in the Project, we expect to get the relations between the three-body recombination and initial electron temperature, electron density, initial density distribution, coupling parameter. Further, we expect to find the methods of reducing or inhibiting the effect of three-body recombination, which lay the foundation for the electrons of the ultracold plasma to achieve strong coupling state.

超冷等离子体是冷原子开拓的最新前沿之一，它是冷原子物理和等离子体物理 的最新交叉前沿。强耦合等离子体是超冷等离子体中最吸引人的地方。当耦合强度达到一定 程度时，系统会出现特有的现象--"无序诱导加热""热动能振荡"等现象；耦合度更强 时系统会发生相变，但是由于三体复合效应的存在，加热了电子，导致电子耦合强度一直处 于弱强耦合区域。本项目我们将主要研究强耦合等离子体中的三体复合效应。通过本项目的 研究，可望得到强耦合等离子中三体复合率与系统初始电子温度、电子密度、初始密度分布 以及耦合系数的关系，并进一步找出减小或者抑制三体复合效应的方法，为超冷等离子中的 电子达到强耦合状态奠定基础。

超冷等离子体是通过阈值电离被激光冷却的原子产生的，电子的温度在1-1000K 的范围内，离子的温度从几十mK 到几K。由于它的温度足够低，这使得它可以较容易的达到强耦合的状态，产生很多新的现象。本项目通过引入全粒子模型研究了等离子体的自发电荷分离，以及电荷分离所造成的影响，首次发现了电荷分离使得等离子体外侧的电子温度的下降速度远大于其内侧的，电子温度存在径向分布，证明了过去的电子全局热化的假设并不合理；首次研究了在考虑了密度梯度的情况下超冷等离子体的振动情况；以及使用了新的耦合系数计算方式，通过粒子对相关函数(pair correlation)拟合出耦合系数，首次给出了超冷中性等离子体中相关性的空间分布和时间演化。