Grüneisen parameters: Origin, identity, and quantum refrigeration
Grüneisen parameters: Origin, identity, and quantum refrigeration
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格吕奈森参数：起源、同一性和量子制冷
DOI：
10.1103/physrevresearch.2.043066
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发表时间：
2019-09
影响因子：
4.2
通讯作者：
Xi-Wen Guan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yi-Cong Yu;Shizhong Zhang;Xi-Wen Guan
在固体物理学中，Gruneisen参数（GP）最初用于研究晶格体积变化对晶格振动频率的影响，现在已被广泛用于研究体系的特征能量标度随外势的变化。另一方面，在强相互作用的量子气体系统中，GP的研究很少。在这里，我们报告我们的一般结果的起源GP，新的身份和热量效应的量子气体的超冷原子。我们证明了稀量子气体系统的对称性导致了三种不同类型的GP之间的一个简单的身份，量化分别由体积，磁场和相互作用的变化引起的热量效应。利用精确的Bethe近似解，我们对这些不同的GP和一维玻色和费米气体中的量子制冷进行了严格的研究。基于这些系统的精确状态方程，我们得到了量子临界时GP的奇异行为和热效应的解析结果。我们还预言了在量子相变附近存在冷却的最低温度。事实证明，除了固态材料中通常的绝热去磁冷却之外，量子气体中相互作用的上升和下降还提供了一种有前途的量子制冷协议。
In solid state physics, the Gruneisen parameter (GP), originally introduced in the study of the effect of changing the volume of a crystal lattice on its vibrational frequency, has been widely used to investigate the characteristic energy scales of systems with respect to the changes of external potentials. On the other hand, the GP is little investigated in a strongly interacting quantum gas systems. Here we report on our general results on the origin of GP, new identity and caloric effects in quantum gases of ultracold atoms. We prove that the symmetry of the dilute quantum gas systems leads to a simple identity among three different types of GPs, quantifying caloric effect induced respectively by variations of volume, magnetic field and interaction. Using exact Bethe ansatz solutions, we present a rigorous study of these different GPs and the quantum refrigeration in one-dimensional Bose and Femi gases. Based on the exact equations of states of these systems, we obtain analytic results for the singular behaviour of the GPs and the caloric effects at quantum criticality. We also predict the existence of the lowest temperature for cooling near a quantum phase transition. It turns out that the interaction ramp-up and -down in quantum gases provides a promising protocol of quantum refrigeration in addition to the usual adiabatic demagnetization cooling in solid state materials.
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影响因子：
2.3
作者：
F. D. Stacey
通讯作者：
F. D. Stacey
影响因子：
2.3
作者：
J. Shanker;K. Sunil;B. S. Sharma
通讯作者：
J. Shanker;K. Sunil;B. S. Sharma
DOI：
10.1017/cbo9780511755583.016
发表时间：
2008-09
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
C. Pethick;H. Smith
通讯作者：
C. Pethick;H. Smith
影响因子：
2.9
作者：
X. Guan;T. Ho
通讯作者：
X. Guan;T. Ho
影响因子：
8.6
作者：
C. Yang
通讯作者：
C. Yang