简谐与光晶格复合势阱中旋转二维玻色-爱因斯坦凝聚体中的涡旋链

利用数值计算方法,研究了由简谐势与光晶格势构成的复合势阱中旋转二维玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋的产生、涡旋链的形成,以及涡旋链的特性.首先利用多重网格预条件共轭梯度法,研究了二维凝聚体中涡旋的产生、涡旋链的形成及分布情况和不同物理参量对涡旋链的影响;其次利用时间分裂谱方法研究了涡旋链随时间的演化情况.结果表明,囚禁于复合势阱的凝聚体中涡旋的产生,对应于势阱的极小值,当光晶格深度增大到一定值时,凝聚体中形成了涡旋链,而随着光晶格深度的进一步增大,凝聚体中涡旋链中的涡旋深度不断减小,最终涡旋链完全消失.当原子间相互作用强度增大,凝聚体的分布范围扩大,凝聚体中的涡旋和涡旋链的数量也增加,但当原子间相互作用强度增大一定值后,涡旋链的对称性被破坏.随着凝聚体旋转角速度的增大,凝聚体的分布范围随之扩展,凝聚体中涡旋和涡旋链的数量也随之增加.当凝聚体旋转角速度接近外部势阱的谐振频率时,涡旋链的直线排列被破坏.还发现凝聚体中涡旋链随时间演化存在3个阶段:第1阶段涡旋链与凝聚体一同旋转且保持原有的链状分布不变;第2阶段出现了涡旋空间挤压现象,涡旋链被破坏;第3阶段出现了涡旋空间扩张现象,最终涡旋链消失.

二维光晶格中旋转玻色-爱因斯坦凝聚基态中的涡旋分布

利用多重网格预条件共轭梯度法,研究了囚禁在二维光晶格与谐振势组成的复合势阱中的旋转玻色-爱因斯坦凝聚体中的涡旋分布,探讨了光晶格深度、晶格常数和凝聚体旋转频率对旋转凝聚体中涡旋分布的影响.结果表明,由于光晶格势阱的引入,凝聚体中产生涡旋,且涡旋位于外部势阱极小值处.随着光晶格势阱深度的增加,凝聚体集聚在光晶格势阱的底部,形成格点状分布,其中的涡旋形成涡旋对,并融合形成更大的涡旋.在晶格常数较小时,凝聚体中涡旋分布形成类似Abrikosov涡旋晶格,随着晶格常数的增加,凝聚体中涡旋的分布形式出现多样化,出现了内中外三层结构.随着旋转频率的增加,凝聚体中涡旋数目也随之增加,涡旋分布也更加复杂和富于变化,凝聚体密度分布范围也随着旋转频率的增加而扩展.当凝聚体旋转频率接近外部谐振势阱的谐振频率,即凝聚体处于最低朗道能级近似时,其中的涡旋数量大幅度增加,且出现涡旋成对组合与融合现象,并形成了涡旋斑图花纹.