有限温度下多组分玻色爱因斯坦凝聚体的研究

This project aims to study the general dynamical properties of the multi-component Bose-Einstein condensates (BEC), such as the mixture of two-component BEC, the spinor BEC, the atom-molecule BEC, at non-zero temperatures by solving the stochastic projected Gross-Pitaevskii equation (SPGPE) numerically. We will concentrate on the following three subjects: (1) we investigate the non-equilibrium dynamics and the formation of topological defects in the atom-molecule BEC by considering the Feshbach resonance and the Raman detuning at finite temperature; (2) the dynamical properties of quantized vortices and quantum turbulence in a trapped multi-component BEC at non-zero temperatures, the mechanisms of fragmentation during the formation of a multi-component BEC. (3) we study the exotic quantum excitation in a rapidly rotating spinor BEC in the limit of fast quenching process, and the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition. This project will enhance our understanding of various exotic quantized excitations in the multi-component BEC at the non-zero temperature.

本项目通过数值方法求解统计映射Gross-Pitaevskii方程来研究多分量玻色─爱因斯坦凝聚体，例如二分量凝聚体混合物，旋量凝聚体、原子分子凝聚体系统在非零温时的一般动力性质。拟开展以下三个方面的研究工作: （1）有限温度下，有Feshbach 共振和Raman失谐控制下的原子-分子凝聚体的非平衡动力学研究，以及其中的拓扑缺陷的形成；(2) 陷阱中多分量玻色─爱因斯坦凝聚体的量子化涡流及量子紊流在非零温时的动力学性质，多分量玻色─爱因斯坦凝聚体混合物在形成过程中发生碎裂现象物理机制的探讨；(3) 研究快速旋转极速降温的旋量玻色爱因斯坦凝聚体中的拓扑激发，以及其中的Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相变；本项目将加深人们对有限温度下玻色爱因斯坦凝聚体中各种新颖量子激发产生机理的认识。

玻色爱因斯坦凝聚体是当前科学研究中广泛关注的热点之一。它不仅为各种非线性现象提供了全新的研究平台,也为量子力学基本问题的研究提供了一个宏观系统。本项目通过数值方法求解统计映射 Gross-Pitaevskii 方程来研究多分量玻色─爱因斯坦凝聚体,例如二分量凝聚体混合物,旋量凝聚体、原子分子凝聚体系统的动力性质。拟开展以下三个方面的研究工作: (1)原子-分子凝聚体的非平衡动力学研究,以及其中的拓扑缺陷的形成，这部分工作我们的论文发表在Scientific Reports上 ［C. F. Liu, H. Fan, S.C. Gou, and W. M. Liu. Crystallized and amorphous vortices in rotating atomic-molecular Bose-Einstein condensates. Scientific Reports 4 4224 (2014).］(2) 陷阱中多分量玻色─爱因斯坦凝聚体的量子化涡流及量子紊流在非零温时的动力学性质,多分量玻色─爱因斯坦凝聚体混合物在形成过程中发生碎裂现象物理机制的探讨，这部分研究内容还在总理中;(3) 研究快速旋转极速降温的旋量玻色爱因斯坦凝聚体中的拓扑激发,这部分工作我们在《物理学报》上发表了相关论文［C. F. Liu, W. J. Wan, and G. Y. Zhang, Vortex pattern in spin-orbit coupled spin-1 Bose-Einstein condensate of 23Na, Acta Physica Sinica, 62 200306 (2013).］;另外，我们还在玻色爱因斯坦凝聚体的暗孤子激发上发表了一篇综述性论文［玻色爱因斯坦凝聚体中暗孤子动力学研究，刘超飞，潘小青，张赣源，《江西理工大学学报》，37，102-111，（2016）］。此外，本课题培养研究生2名，培养江西省杰出青年人才1人，在江西理工大学建设高性能科研平台实验室一间，课题负责人参加学术会议17次，其中在国家层次上的大会做邀请报告2次，在江西理工大学组织小型学术会议1次。本项目加深了人们对有限温度下玻色爱因斯坦凝聚体中各种新颖量子激发产生机理的认识，在地方上有效的培养了相关研究人员。