对光晶格中费米-费米混合奇异量子态转变温度的计算开题报告
2020-04-23 07:04
1. 研究目的与意义（文献综述）
超冷原子物理是上世纪末发展起来的一个新兴研究领域，其研究对象为接近绝对零度的稀薄气体。1995年，玻色-爱因斯坦凝聚（bec）被预言七十年后终于在实验室实现，自此超冷原子物理进入了飞速发展的时期。随着实验技术不断发展，人们已经实现了feshbach共振、可控晶格系统、人工规范场等多种调控体系参量的手段，使冷原子体系的各种性质都非常容易通过电磁场操控，加上体系十分纯净，因此为量子模拟提供了一个非常理想的平台，成为揭示新奇量子效应的一种至关重要的手段。
在bec实现后不久，超冷简并费米气体也由美国jila研究所实验实现。费米气体是自旋为半整数且与玻色气体具有截然不同量子统计特性的气体，其量子行为和自然界中的电子、质子和中子等基本费米粒子具有统一性，所以可以用来研究原子分子物理中的电子行为、凝聚态物理中超导和超流以及粒子物理和天体物理中的强关联行为。费米气体中的配对态，从1957年bardeen-cooper-schrieffer（bcs）理论提出以来，至今都是费米气体的研究重点。对费米气体配对态的研究，不但能够帮助我们理解传统超导中电子的配对机制，而且还为费米气体中实现新奇配对态奠定了理论基础。由于单组分费米气体内部缺少相互作用，需要与另一种玻色子或费米子进行协同冷却来获得简并气体。目前已经实现了6,7li,23na-6li和87rb-40k简并玻色-费米混合气体，以及40k-40k和6li-6li费米-费米自旋混合气体。同时，超流态是与bec紧密相关的一种状态：当温度降低至超流临界温度时，由于粒子间存在吸引相互作用而形成bcs对，大量bcs对的凝聚导致超流态的产生。此时超流体表现出一种可以无摩擦地运动的特性，这是自然界最令人着迷的宏观量子现象之一。
在光晶格中的费米-费米自旋混合气体，随着温度不断降低，我们关注的问题是该体系从高温无序态转变为超流态的临界温度tc。计算该临界温度可以为实验上费米-费米自旋混合气体超流态的实现提供更确切的理论依据，对进一步了解混合简并气体有重要意义。
2. 研究的基本内容与方案
本研究的主要目标是计算光晶格中费米-费米混合奇异量子态转变温度，具体将进行如下几项工作：
i. 掌握二次量子化、量子场论的基本知识，了解强相互作用费米-费米混合的量子场论模型描述，推导相应的光晶格格点模型，并对比与bcs超导模型的异同；
3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需背景知识及计算方法。确定方案，完成开题报告；
第4－13周：结合所学理论知识进行计算和分析，得到最终结果；
第14－16周：完成并修改毕业论文；
4. 参考文献（12篇以上）
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