復(fù)合勢(shì)下的三維旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚暗孤子和渦旋.pdf

1、玻色-愛(ài)因斯坦凝聚是近代物理新進(jìn)展中最備受關(guān)注的物理現(xiàn)象之一，先后被用來(lái)解釋液氦的超流現(xiàn)象，超導(dǎo)體的微觀機(jī)制等，為研究原子的內(nèi)部特性以及相應(yīng)的集體行為提供了一個(gè)很重要的平臺(tái)。隨著光阱技術(shù)的發(fā)展，玻色-愛(ài)因斯坦凝聚中原子的自旋自由度得到了釋放，形成了旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚，這使得玻色-愛(ài)因斯坦凝聚有了更豐富的基態(tài)結(jié)構(gòu)和拓?fù)浼ぐl(fā)性質(zhì)，比如自旋磁疇、自旋紋理、無(wú)核渦旋、明暗矢量孤子等，為量子信息的存儲(chǔ)和處理提供了更多的選擇。而在這些研究中，外

2、勢(shì)起到了至關(guān)重要的作用，常見(jiàn)的外勢(shì)有拋物勢(shì)、高斯勢(shì)以及光晶格勢(shì)等。本文研究了復(fù)合勢(shì)下三維旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚暗孤子和渦旋的穩(wěn)定性、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)及對(duì)應(yīng)形成的自旋紋理，并對(duì)旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚渦旋和無(wú)核渦旋在特定方向上進(jìn)行了操控。論文主要內(nèi)容包括:
　　1.運(yùn)用能量泛函方法和直接數(shù)值仿真耦合Gross-Pitaevskii方程組，在三維拋物勢(shì)和二維高斯勢(shì)組成的復(fù)合勢(shì)下構(gòu)造了多種帶有不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)因子的穩(wěn)定的自旋為1的三維鐵磁態(tài)旋量玻色

3、-愛(ài)因斯坦凝聚暗孤子，并分析了它們的動(dòng)力學(xué)特性。選擇其中一種暗孤子作為例子，分析了其在關(guān)鍵參量空間中的穩(wěn)定性，得到了穩(wěn)定性區(qū)域。然后通過(guò)計(jì)算暗孤子的自旋密度矢量，得到了指向自旋消失圓的三維環(huán)形自旋紋理結(jié)構(gòu)和自旋密度矢量大小隨空間變化的分布。這為更好地理解旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚的磁性性質(zhì)提供了幫助，也為實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)三維旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚暗孤子提供了理論依據(jù)。
　　2.在由沿徑向的二維拋物勢(shì)和沿軸向的一維光晶格勢(shì)構(gòu)成的復(fù)合勢(shì)下，研究

4、了自旋為1的三維鐵磁態(tài)旋量玻色-愛(ài)因斯坦凝聚渦旋和無(wú)核渦旋。首先，運(yùn)用能量泛函的方法得到渦旋和無(wú)核渦旋的最優(yōu)初態(tài)。接著直接數(shù)值仿真耦合Gross-Pitaevskii方程組，以檢驗(yàn)渦旋和無(wú)核渦旋的穩(wěn)定性。然后通過(guò)計(jì)算渦旋和無(wú)核渦旋的自旋密度矢量，得到了對(duì)應(yīng)的自旋紋理和自旋密度矢量大小隨空間變化的分布。自旋紋理分別為;指向自旋消失圓的三維環(huán)形結(jié)構(gòu)和內(nèi)部區(qū)域指向孤島、外部區(qū)域指向自旋消失圓的三維環(huán)形結(jié)構(gòu)。最后，緩慢移動(dòng)軸方向的光晶格勢(shì)，成功