BCS-BEC演进理论在异核混合费米气体的超流性研究方面的应用

BCS-BEC演进理论在异核混合费米气体的超流性研究方面的应用

作者:师大云端图书馆 时间:2015-10-29 分类:毕业论文 喜欢:2706
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【摘要】本文,我们将主要利用T矩阵形式的Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)Bose-Einsteincondensation(BEC)演进理论来研究异核混合费米气体的超流性以及赝能隙现象。我们将主要集中于其束缚在三维各向同性的简谐势中的有限温度相图以及其可能存在的有限凝聚动量配对态Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov(FFLO)态在相图中的分布情况。第一章,我们先简单地回顾一下BCS理论,然后再简单地介绍BCS-BEC演进理论的提出及发展过程以及其在铜氧化物高温超导体中的应用,最后我们会介绍目前实现BCS-BEC演进过程的最好的系统—超冷费米原子系统在最近十几年的一些重要的实验进展。第二章,我们首先会介绍BCS-BEC演进理论的基态波函数,即BCS-Leggett基态。然后我们会介绍用格林函数描述的BCS理论。接着我们会详细地推导G0G方案的T矩阵形式BCS-BEC演进理论。最后我们会简单地对比三种T矩阵方案的差异。第三章,我们将利用第二章所介绍的理论去研究束缚在势阱中的异核混合费米气体在整个BCS-BEC演进过程中的有限温度相图。我们将同时考虑有粒子数失配、质量失配以及不同种原子在势阱中的频率均有失配的情况。我们主要集中在目前研究得较多的6Li和40K的混合,当然我们也会计算在其它质量比下的情形。我们发现,在BEC区会有奇异的相分离出现,这种相分离与以前发现的相分离不一样,其在势阱中心是单组份的正常费米气体,外面包裹着处于超流或者赝能隙态的混合费米气体。在BCS区和幺正区,在低温时会有三明治型结构的出现,中间那层可以是超流或者赝能隙的状态。不过,这种三明治型的结构只会在质量比到达某一个临界值时才会出现。最后,我们调节不同种原子在势阱中的频率之比,发现其具有与调节质量比相类似的效果。第四章,我们同样利用第二章的理论去研究三维均匀的异核混合费米气体中的FFLO态。我们将同时考虑有粒子数失配和质量失配下的情形,不过我们会主要集中于6Li和40K的混合。我们将给出系统在整个BCS-BEC演进过程中的有限温度相图。从相图中可以看到,在幺正区处FFLO超流的转变温度Tc是各个区中最高的。而且,当重的粒子占多数时,随着配对粒子质量比的增加,其稳定的区域也在扩大,超流转变温度Tc相对于费米温度TF的比值也在增大,这意味着会更有利于从实验上去观测。相反,在幺正区处当轻的粒子占多数时,随着配对粒子质量比的增加,其稳定的FFLO区域会慢慢变小直到消失。所以,将来为了能够更容易地在实验上找到三维费米气体系统的FFLO超流态,我们可以选择大质量比的费米组合,使重的粒子数较多,并且把相互作用调到幺正区附近。最后一章我们将总结全文并展望未来可以继续开展的一些研究课题。
【作者】王继标;
【导师】陈启瑾;
【作者基本信息】浙江大学,理论物理,2014,博士
【关键词】BCS-BEC演进理论;T矩阵近似;费米-费米混合;简谐势阱;FFLO态;有限温度相图;费米超流;赝能隙现象;

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