扫描磁场中玻色-爱因斯坦凝聚体系的奇异自旋隧穿.pdf

第57卷第2期2008年2月 物理学报 1000．3290／2008／57(02)／0667—07 ACTAPHYSICASINICA @2008 Chin．Phys．Soc． 扫描磁场中玻色．爱因斯坦凝聚体系 的奇异自旋隧穿* 王冠芳?’’ 刘 红2’3’ 1)(北京应用物理与计算数学研究所，北京100088) 2)(北京物资学院物流学院，北京101149) 3)(北京物理所凝聚态物理国家实验室，北京lOOOSO) (2007年4月16日收到；2007年5月22日收到修改稿) 用平均场的方法，研究了线性扫描磁场中自旋．I玻色．爱因斯坦凝聚体系的自旋隧穿．集中考虑”Rb这种典型 的碱金属原子凝聚体，根据外磁场扫描率的不同，研究了它的隧穿动力学．在慢扫描(即绝热条件)和快扫描条件 下，体系无隧穿现象．对中等大小的扫描率，发现隧穿现象，且这个隧穿动力学对磁场扫描率非常的敏感，表现为看 似混沌的隧穿区的存在．然而，把这个看似混沌的区域放大，发现在扫描率精度为10。T／s的量级上，隧穿率对磁场 扫描率的关系实际是有规律的类周期结构．此外，还发现，实验上代表磁化率的一个守恒量会影响自旋隧穿．对这 些发现，从理论上给出了合理的解释． 关键词：玻色．爱因斯坦凝聚，自旋，隧穿 PACC：0365，0155，7335 本文用平均场的方法研究自旋．1的BECs的自 1．引 言 旋动力学．和以往固定外磁场的理论和实验研究(如 文献[19—21])不同，本文强调外磁场的重要作用， 在过去的十多年里，玻色．爱因斯坦凝聚(BECs) 并令它随时间线性变化．主要讨论碱金属玻色子 一直是物理界最活跃的话题之一．稀薄原子气体 舯Rb的原子凝聚体，根据不同的外磁场扫描率来研 BECs的特点是相对弱的原子间相互作用的存在．很究它的隧穿动力学．此外，注意到一个代表磁化率的 多理论和实验工作研究了单模体系，即仅用磁势阱 守恒量m，发现它会影响体系的隧穿动力学． 囚禁基态超精细结构中的一个塞曼子能级，包括 BEC．BCS【1。】、量子蜗旋[M】、光晶格中的凝聚体㈨和 2．模 型 低维量子气体¨’30．BECs研究的一个重要前沿是向 多组分体系延伸，这为探索耦合的相互作用量子流 在外磁场甲，目旋一I的玻色-爱园册坦凝聚体 体带来了独特的契机．特别是，有内部量子结构的原 (BECs)由下列哈密顿来描述‘21。： 子BECs，有些实验用远离共振的光阱释放内部自旋 自由度，已经观察到了F=1和F=2的BECs的自 日=川驴；(一嘉V’口柚卜 旋性质。卜131．甚至F=3的玻色子凝聚体最近的理 论工作也有所研究u制。对F=I的基态原子，塞曼能 +≥驴渐办以 级的解简并和与自旋有关的原子间相互作 用n以1卜矧导致了有趣的凝聚体自旋动力学，其中自 +詈妒：≯：(乃)≯(巧)耸谚办J， (1) 旋．I体系的内部结构相对简单． 其中。相同的指标求和，止?(以)是原子在，位置的 京市属市管高等学校人才强教计划资助项目资助的课题． tE—mailt W“鸽眈@8ina．eowt 万方数据 668 物 理 学 报