簡諧勢中相對論玻色氣體的研究.pdf

1、1995年玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)在實驗上的實現(xiàn)為物理學研究打開了一個新的領域,BEC及其相關問題的研究已成為當前物理學界熱門的研究課題之一。本文主要研究了相對論玻色氣體的BEC及其熱力學性質。
　　利用半經(jīng)典近似的方法研究了三維簡諧勢中相對論理想玻色氣體的性質,分別在非相對論極限和極端相對論極限下計算了系統(tǒng)的BEC轉變溫度、基態(tài)粒子占有率、系統(tǒng)的比熱和熵。結果發(fā)現(xiàn):當溫度較低時,非相對論極限下的轉變溫度與一般能譜下的結果接近

2、;當溫度較高時,極端相對論極限下的轉變溫度與一般能譜下的結果接近。兩種極限下比熱在轉變溫度處都發(fā)生躍變,而且相對論效應增大了比熱的躍變程度。系統(tǒng)的熵隨著溫度的增大而增大,在轉變溫度處熵是連續(xù)的但有一個突然的拐點,說明熵的導數(shù)不連續(xù)。
　　研究了考慮反粒子情況下簡諧勢中相對論理想玻色氣體的性質,利用數(shù)值計算法得到了系統(tǒng)的BEC轉變溫度和該溫度下系統(tǒng)的Helmholtz自由能。研究發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)的BEC轉變溫度與轉變溫度下的自由能隨粒子數(shù)

3、的變化行為與不考慮反粒子的系統(tǒng)相似。但與不考慮反粒子的系統(tǒng)相比,考慮反粒子的系統(tǒng)的BEC轉變溫度更高,該溫度下的Helmholtz自由能更低。這就意味著,存在反粒子的系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
　　利用局域密度近似的方法研究了簡諧勢中具有弱相互作用的相對論玻色氣體的BEC及其熱力學性質。分別在非相對論極限和極端相對論極限下計算了系統(tǒng)的BEC轉變溫度、基態(tài)粒子占有率、系統(tǒng)的比熱等熱力學量的解析表達式。結果發(fā)現(xiàn):粒子間的排斥相互作用阻礙了粒子的凝