多组份含偶极作用超冷原子相图的研究

冷原子系统由于其高度可控性和纯净性，使得我们可以用它制出人造的强关联玻色或费米系统，从而倍受物理学家关注。本课题研究含偶极作用超冷原子混合相分离的问题。分别考虑含偶极作用的 Bose-Bose 、Bose-Fermi 形式的超冷原子混合体，通过计算它们在一维、二维和三维位形空间的密度分布与偶极作用以及各组份粒子数的关系，进而系统、定量给出偶极作用强弱、取向对于BEC的形成、形状、稳定性以及对Fermi 子配对的影响，并与外势阱、s波散射作用以及温度等其他因素对于冷原子性质的影响作比较。对偶极作用强的冷原子凝聚实验改进、理论结果检验提出一些建议，对理解 BCS-BEC Crossover 以及电子对形成等强关联问题给出一些启示。

本课题组在本基金资助下，围绕多组份超冷原子相图的主题开展研究工作，我们考虑二维准周期双色光格子（BOL）中以及一维随机散斑势中的弱相互作用双分量BEC体系，并通过采用分步Crank-Nicolson方法对其进行研究。仔细考察了分量内和分量间相互作用对双分量BEC的安德森局域的影响。结果显示，在准二维框架下，由于无序性的增强，在正弦型势场中不存在类似于准一维情况的对称性破缺，而密度分布组态也与一维情况大不相同。通过不断调节相互作用强度，在不同的势场中，我们对无序与弱排斥或弱吸引相互作用之间的关系进行了研究。当分量1和分量2分别处于正弦型和余弦型势场中时，两个局域化的BEC分量无法进入混合状态，即使分量间的相互作用呈吸引性时，它们也各自被稳定地局域在特定的格点中。我们还考察了不同的随机数产生过程对BEC的安德森局域的影响，以及尾部区域的密度分布组态。我们分别采用MATLAB和FORTRAN函数来产生两组不同的随机数，从而获得势场中不同形状的槽，这导致局域化的BEC的中心位置和形态出现差异。.我们还仔细研究了偶极作用诱导的单极长程作用超冷原子混合体的问题，发现，外势、组分间s 波散射长度、单极作用强度以及粒子数变化对系统的影响差异很大：外势对于系统的影响远远大于其他三个参数。.采用二维硬核的玻色-哈伯德模型，研究大粒子数冷原子性质。首先通过算符变换将模型映射成为二维反铁磁准海森伯模型。研究结果表明，粒子数密度在0—0.5范围内增大时，能量呈递减趋势，并趋于某一定值，随着正方晶格系统尺度增大，能量也随之增大;正方晶格系统尺度一定时，能量和磁化强度随着温度的升高而增大，化学势的变化对能量和磁化强度没有影响，能量随着正方晶格系统尺度增大而增大，磁化强度却随之减小；正方晶格系统尺度一定时，化学势的增大对比热没有影响，随着温度的升高比热出现先增大后减小的趋势，最后趋于某个值，达到平衡，而正方晶格系统尺度越大，比热曲线增大部分的趋势越大，减小部分的趋势也更明显，参照朗道超流理论， 均匀磁化率倒数0—0.5(J/KB)的低温范围内有很小的波动，温度在0.5—2(J/KB)的范围内，均匀磁化率的倒数随着温度的升高而增大，且曲线的趋势显示了一种类似近藤行为。.我们发表4篇SCI论文和一篇核心期刊论文。