超冷量子气体中的新奇局域激发模式
批准号:
12065022
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
37.0 万元
负责人:
石玉仁
依托单位:
学科分类:
统计物理与复杂系统
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
石玉仁
中文摘要
随着激光冷却技术的发展,超冷量子气体中玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)终于得以实现。BEC是一种新兴的物质形态,被称为物质的“第五态”。对它的研究是目前一前沿和热点问题。. 本项目对BEC中存在的一些新奇局域激发模式进行理论研究,主要有Benard-von Karman涡街、带隙孤子、Hopf孤子等。针对多分量BEC系统,研究Benard-von Karman涡街的结构特征,以及各物理参量对涡旋结构的影响,分析涡旋演化的动力学机理和可能的实验观测,并与经典流体情形进行比较。对不同外势情形下BEC中高维带隙孤子的新型结构特征、动力学行为进行研究,分析其动力学不稳定性与能量不稳定性,并对实验观测进行一定理论指导。也将对三维情形下BEC系统中的Hopf孤子的结构特征及动力学性质进行一定探索研究,从而推动相关理论的发展。
英文摘要
With the development of laser cooling technology, the Bose-Einstein condensate (BEC) in ultra-cold quantum gas has finally been realized. BEC is a new form of matter, which is called the "fifth state" of matter. The research on it is a frontier and hot issue at present.. In this project, some novel localized excitation modes in BEC will be studied theoretically, including Benard-von Karman vortex street, bandgap soliton, Hopf soliton, etc. For the multi-component BEC system, the structural characteristics of the Benard-von Karman vortex street and the effects of various physical parameters on the vortex structure will be investigated systematically. The dynamical mechanism of the evolution of the vortex and possible experimental observations also will be analyzed. And we will compare the results with the classical fluid. The new structural characteristics and dynamic behavior of high-dimensional bandgap solitons in BEC under different external potentials will be studied. We will investigate their dynamic instability and energy instability properties. In addition, the structural characteristics and dynamic properties of Hopf solitons in the three-dimensional BEC system will be studied to promote the development of relevant theories.
(1) 研究了相混合与相分离双分量BEC、旋量BEC、光晶格中的BEC、PT对称势中的BEC等不同物理背景下的超冷量子气体,发现在一定条件下,系统中均能够激发产生Karman涡街。通过大量数值计算,系统地研究了各物理量对涡旋结构的影响,分析了各种涡旋模式产生的物理机理,给出了一定参数情形下的相图结构和可能的实验实现条件。对于认识超冷量子气体具有积极的理论和实践意义。.(2) 研究了准一维和准二维情形下不同BEC系统中的带隙孤子及其稳定性,如自旋-轨道耦合BEC,方形势、蜂巢势、莫尔晶格势、PT对称势等。用傅里叶配置法研究了线性Bloch带隙结构,牛顿-共轭梯度法数值寻找带隙孤子, Bogoliubov展开研究其线性稳定性,同时用长时间动力学演化的方法研究其非线性动力学稳定性。研究结果表明,在BEC系统中存在结构各异、稳定性不同、动力学特性不同的丰富多彩的带隙孤子。这对于认识超冷量子气体中存在的局域激发模具有重要的理论意义。.(3) 对磁化尘埃等离子体中的孤立波及其稳定性进行了理论研究,发现该系统中可以激发出一类完全局域型的孤子,而且该类孤子具有很强的稳定性。不稳定的线孤子在横向扰动下,将会演化为该类稳定的局域型孤子。不稳定的线孤子发生碰撞时,会碎裂而形成为该类孤子。该发现对于我们认识等离子体中的非线性波具有一定的积极意义。.(4) 用散射矩阵法、解析法、WKB法、SO-FDTD法等研究了THz波在等离子体中的传播特性。随着入射角的增大,不论是左旋极化波还是右旋极化波,透射率均会下降。当入射角超过某个临界值时,会出现全反射现象。系统地分析了各物理量对反射率和透射率的影响。若系统中存在金属,由于趋肤效应,即使它很薄(几纳米至几十纳米),也会对波的透射产生非常大的影响。若系统中存在陶瓷层,透射率和反射率随电磁波频率的增加出现振荡现象。解析分析该振荡现象,所得结果与数值结果完全吻合。该研究结果对于缓解无线电通讯中的“黑障”现象可以提供一定的理论指导。
西北师范大学理论物理专业低温等离子体物理与冷原子物理研究方向学术交流与人才培养平台建设
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批准号:12147213
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2021
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负责人:石玉仁
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依托单位:
电磁场对带电颗粒分离规律影响的数值模拟研究
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批准号:11565021
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:44.0万元
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批准年份:2015
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负责人:石玉仁
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依托单位:
磁流体中的非线性波及其稳定性研究
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批准号:11047010
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2010
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负责人:石玉仁
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依托单位:
国内基金
海外基金