變化掃描頻率外場下的Landau-Zener隧穿.pdf

1、能級間的Landau-Zener隧穿是一種最基本也非常重要的量子現(xiàn)象,它描述了某個(gè)系統(tǒng)在外場驅(qū)動下所發(fā)生的相鄰能級間的量子隧穿,其理論模型最初由Landau,Zener和Stueckelberg在1932年分別獨(dú)立提出的。這種隧穿在各個(gè)物理系統(tǒng)中普遍存在,如自旋體系、化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、核物理系統(tǒng),并且應(yīng)用到了許多領(lǐng)域,如碰撞理論、納米磁的自旋隧穿、BEC、量子計(jì)算、超晶格、超導(dǎo)器件以及冷原子體系等。雖然從Landau-Zener隧穿被發(fā)現(xiàn)至

2、今已經(jīng)有80多年,但人們對其的研究熱情不僅沒有減退,反而因?yàn)樗芙忉屧S多廣泛深刻的物理現(xiàn)象使得人們對其的研究興趣大大增強(qiáng)。
　　 Landau-Zener模型是最簡單、最普遍的線性二能級隧穿理論,為了解釋更多的物理現(xiàn)象,人們在Landau-Zener理論基礎(chǔ)上,不停地將該理論進(jìn)行深入研究并得到了廣泛的應(yīng)用。比如將線性二能級理論擴(kuò)展至非線性二能級情形,它為人們研究加速光晶格提供了一個(gè)較為理想的物理模型,即將BEC系統(tǒng)理解為在Bri

3、lliouin區(qū)邊界旁的雙能級模型,也就是兩個(gè)最低Bloch帶之間的非線性Landau-Zener隧穿。后來,人們又提出了線性三能級的Landau-Zener隧穿,與線性二能級的Landau-Zener隧穿相比,多考慮一個(gè)能級使得問題更加復(fù)雜化,也引起了相應(yīng)的物理特性。人們沿著這一思路繼續(xù)研究,探索了非線性三能級的Landau-Zener隧穿。這種情況下,當(dāng)非線性不是很強(qiáng)時(shí),我們發(fā)現(xiàn),三個(gè)能級的結(jié)構(gòu)與線性情況極其類似,唯一不同的是中間能

4、級所對應(yīng)的本征態(tài)的性質(zhì)會發(fā)生分段,該分段引起了絕熱定理的破壞,也就是所謂的絕熱隧穿。同時(shí),不穩(wěn)定的本征態(tài)也引起了隧穿率的混亂,但當(dāng)非線性較強(qiáng)時(shí),能級結(jié)構(gòu)的扭曲非常明顯并且極其復(fù)雜,這也使得絕熱定理被嚴(yán)重的破壞。正因?yàn)檫@些特殊的物理現(xiàn)象,使我們能將該理論在三勢阱的Bose-Einstein凝聚體系中加以應(yīng)用。隨著研究的進(jìn)一步深入,應(yīng)用也越來越廣泛,人們將二能級、三能級逐漸擴(kuò)展至多能級,并考慮了外場掃描頻率隨時(shí)間而改變,外部環(huán)境是快噪音等各

5、種復(fù)雜情形的應(yīng)用。不管如何,最能引起人們興趣的就是非線性的Landau-Zener隧穿,它能得到許多獨(dú)特的物理特性。在研究人員的共同努力下,人們總結(jié)了非線性隧穿概率的一般屬性,它會隨著非線性相互作用的增強(qiáng)而發(fā)生奇異的變化,并引起了對稱性的破缺。
　　 本文主要講述Landau-Zener隧穿理論以及在不同情況下的隧穿概率,并研究了掃描頻率發(fā)生變化時(shí)對Landau—Zener隧穿概率的影響,其主要內(nèi)容如下:
　　 1.介紹