一維量子氣體基態(tài)性質(zhì)的密度泛函理論研究.pdf

1、超冷原子氣體為研究量子多體物理的基礎(chǔ)問題提供了高度可控的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),而且許多實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果可以直接與精確可解理論相比較。一維空間中的多分量量子氣體已經(jīng)成為人們越來越感興趣的話題。多分量氣體可以是同一種原子的不同超精細(xì)態(tài)的混合物即旋量BEC,也可以是不同種原子的混合物。與單分量冷原子系統(tǒng)相比,混合物系統(tǒng)中由于具有同種原子之間和不同種原子之間相互作用的競爭,其機(jī)制更為復(fù)雜,其表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象也更為豐富。本文用密度泛函方法研究了一維外勢下冷原子氣

2、體的基態(tài)性質(zhì),側(cè)重研究簡諧外勢下的玻色費(fèi)米混合物與旋量玻色氣體。
　　本研究首先用密度泛函理論研究了束縛在一維簡諧勢阱中的具有相互排斥作用的玻色費(fèi)米混合。在局域密度近似和Bethe ansatz的精確解的基礎(chǔ)上,通過數(shù)值計算Kohn-Sham方程得到了各分量的密度分布。結(jié)果表明,當(dāng)相互作用較強(qiáng)時,一些費(fèi)米子被排斥在勢阱中心之外,顯示出玻色費(fèi)米部分相分離;玻色密度分布曲線上出現(xiàn)的振蕩反映了玻色原子與費(fèi)米原子間的強(qiáng)關(guān)聯(lián);當(dāng)相互作用趨于

3、無限強(qiáng)時,玻色費(fèi)米混合物的基態(tài)能量和總密度與所有原子都費(fèi)米化的情況相一致。其次,我們?yōu)橐痪S簡諧束縛勢下具有排斥密度-密度相互作用和反鐵磁自旋交換相互作用的自旋-1玻色氣體的基態(tài)建立了密度泛函理論?；诰钟蛎芏冉坪途鶆蛳到y(tǒng)的Betahe ansatz精確解推導(dǎo)出了Kohn-Sham方程。解該方程得到了具有不同總極化率和不同相互作用參數(shù)下自旋單體配對玻色子和極化玻色子的密度分布。我們發(fā)現(xiàn)密度相互作用和自旋交換相互作用之間的競爭使得中心密度