液氦中的 Lambda 现象和玻色-爱因斯坦凝聚

液氦中的 Lambda 现象和玻色-爱因斯坦凝聚

一、液体氦的λ现象和玻色-爱因斯坦凝聚(论文文献综述)

张世忠[1](2019)在《量子气体中的输运行为》文中指出输运测量是了解物质性质的一个重要手段.本文简单介绍最近在量子气体中实现的输运实验及其主要结论,包括在类似于介观物理器件中的Landauer输运和强相互作用费米气体中的自旋输运行为.我们着重讨论自旋动力学的特殊性以及其由于全同粒子相互作用所导致的特殊自旋扩散流的形式.

张建[2](2016)在《量子耦合器件的相干输运散粒噪声》文中提出对于介观尺寸器件中散粒噪声的研究一直是十分活跃的科研领域,而且这一研究领域随着现代电子科技与纳米技术的迅猛发展与人们的生活实际联系越来越密切。近些年来,人们已经能够在实验室成功制备出多种介观器件,例如,量子点,量子线,铁磁-半导体-铁磁异质结,以及介观尺度的碳纳米管等。这些低维介观系统中产生的一系列新的现象和效应引起了人们的兴趣和关注。上世纪末,碳纳米管的发现与成功制备为纳米器件提供了新的材料,随着人们对碳纳米管研究的深入,发现碳纳米管在力学、热学、光学、电磁学以及声学方面都具有优异的性能,这使得碳纳米管具有非常广阔的应用前景。在电子科技高度发展的今天,碳纳米管基电子器件的设计与研究显得尤为重要。随着新材料的不断发现,也使得物理学科中的各研究领域不断被拓展,对石墨烯、拓扑绝缘体以及拓扑超导体的深入研究,使意大利物理学家Ettore Majorana预言的Majorana费米子进入了更多人的视野。在研究材料、系统或是器件的电学相关性质时,人们通常会研究系统中的电流、电导以及散粒噪声,相对于电导而言,噪声能够给出更多更为详细的系统信息,因此我们将主要精力集中在对系统或器件中散粒噪声的研究上。在本文中,我们首先介绍了与我们的研究相关的几个概念,给出了我们在解析计算中所采用的理论方法,然后介绍了我们研究的不同系统中的电流、电导、散粒噪声以及Fano因子。在文章的最后,对本文进行了总结,并对相关研究的发展进行了展望。在本文第一章中,我们首先介绍了介观输运相关的基本概念,之后对碳纳米管的发现进行了阐述,并对碳纳米管的结构和性质进行了归纳和总结。在本章第三节中简单介绍了Majorana费米子及其研究进展。在本章第四节中介绍了热噪声和散粒噪声的概念。在第五节中给出了整篇论文的结构框架。在第二章中,介绍了我们在研究中所采用的理论方法,首先介绍了格林函数的定义,随后介绍了非平衡格林函数。非平衡统计的微扰理论建立在复编时格林函数之上,而电流、电导等可观测量与实时格林函数相联系,故我们介绍了连接这两者的桥梁Langrenth定理,以及与此有关的Dyson方程。之后,我们简单阐述了格林函数的运动方程解法。在此基础之上,在本章的最后,我们较为详细地叙述了从系统哈密顿量开始,运用连续性方程和海森堡运动方程求出系统中的电流算符,然后进一步利用电流关联和非平衡格林函数,最终求出系统散粒噪声的一般思路。在第三章中,我们研究了旋转磁场扰动下环形碳纳米管干涉仪中的散粒噪声。通过计算电流关联函数推导出了散粒噪声的一般式。发现光子的吸收和辐射使动态散粒噪声产生了一些新的特征。散粒噪声和Fano因子随着Aharonov-Bohm(AB)磁通量变化敏感地依赖于Zeeman能、旋转磁场的频率以及源漏极之间的偏压。通过调节塞曼能,散粒噪声和Fano因子的AB振荡结构可以表现出峰-谷之间的转变。随着塞曼能和光子能量的增加,散粒噪声非线性增加。散粒噪声的增强以及非对称性均可以归因于自旋翻转效应。在第四章中,我们利用非平衡格林函数方法研究了耦合Majorana费米子环形碳纳米管干涉仪中的电流、微分电导、散粒噪声和Fano因子。通过计算电流关联函数,推导出了耦合Majorana费米子环形碳纳米管干涉仪中的散粒噪声。耦合Majorana费米子后,系统中许多新的电子输运通道被打开,且使半导体型环形碳纳米管的能隙变窄。Majorana费米子导致了正常隧穿电流和Andreev反射电流之间的关联,从而使散粒噪声和Fano因子增强。电导、电流和散粒噪声均被Majorana费米子改变,展现出不同的振荡和共振结构,这些量的具体表现与金属型和半导体型环形碳纳米管都完全不同。在第五章中,我们利用非平衡格林函数方法研究了微波扰动下量子点耦合Majorana费米子系统中的动态特性。在Nambu表象中计算了系统的光子辅助微分电导、电流、散粒噪声以及Fano因子。在没有微波场的情况下,电流-电压特性曲线上有三个台阶,这反应了通过正常通道和Andreev反射诱导通道的电子隧穿,与此相应,微分电导曲线上展现出三个大的共振峰,Andreev反射对每一个共振峰都有明显贡献。当光子辐照在Majorana费米子耦合系统上时,每一个光子诱导边通道都伴有Andreev反射诱导通道,所以有新的电流台阶出现。光子扰动引起了电导边共振峰,Andreev反射使得光子辅助电导峰周围有新的共振峰出现。光子辐照抑制了中心电导,但同时提供了新的边电导作为补偿。通过计算电流关联我们推导出了散粒噪声公式,正常隧穿、局域以及交叉Andreev反射之间的电流关联均对总的噪声有贡献。微波场的扰动导致了散粒噪声中的动态效应,在源漏偏压为零的情况下,动态散粒噪声不为零。与没有耦合Majorana费米子的系统相比,Majorana费米子显着地增强了系统的散粒噪声,且通过增加Majorana费米子与量子点的耦合强度,散粒噪声明显增强。与无微波场的情况相比,光子扰动导致了光子辅助Andreev反射,散粒噪声被抑制。在微波场辐照下,由于光子辅助Andreev反射,Fano因子曲线展现出了几个新的抑制台阶。

陈其荣[3](2013)在《诺贝尔自然科学奖与基础研究》文中认为文章主要提出并探讨了三个具有内在关联的问题:一是基础研究的类型问题。基础研究是一个随着科学研究实践的发展而演进的范畴,通过对现代科学从"学院科学"向"后学院科学"转变的历史考析,得出基础研究的范畴已从只是"纯基础研究"的一种类型拓展为包括"纯基础研究"和"定向基础研究"两种类型的结论,结合诺贝尔自然科学奖获得者从事基础研究的实际案例,对这两种不同类型的基础研究范畴做出了新的阐释。二是诺贝尔自然科学奖获得者从事基础研究的比重究竟有多大。通过对诺贝尔自然科学奖获得者从事基础研究(分为"纯基础研究"与"定向基础研究")与应用研究获奖工作的人数与比例的统计分析,发现高达90%左右的科学家是由于在基础科学领域取得重大原始性创新成果而被授予诺贝尔自然科学奖的,彰显了权威的诺贝尔自然科学奖对基础研究的"偏爱",从而显示出基础研究的重要意义。三是诺贝尔自然科学奖获得者是如何从事基础研究的。依据真实、丰富而鲜活的思想资料,运用案例分析法,深入分析和揭示了他们作为科学精英在基础科学领域取得重大原始性创新成果的"奥秘"。

黄永华[4](2006)在《氦-3状态方程及热物理性质研究》文中研究说明氦-3是氦的稳定性同位素之一,十分稀缺昂贵。氦-3以其独特的热物理性质在基础物理、低温工程、空间科学、核聚变等高科技领域有着重要应用:比如利用氦-3/氦-4稀释制冷或氦-3绝热压缩制冷获取mK级低温;利用氦-3的超流性搜寻宇宙反物质和暗物质;利用氦-3的核磁矩实现超极化核磁共振成像;氦-3作为重要热核反应原料等等。这些应用大多需要氦-3热物性数据的支持。虽然有关氦-3的热物性测量和理论研究在过去50年已大量开展,但是其宽范围热力学状态方程、完整的热力学数据图表以及热物性计算程序一直处于空缺状态。为了解决这个制约氦-3各项应用获得进一步发展的瓶颈,本文以研究氦-3相平衡曲线和流体区热力性质及状态方程为目标,开展了以下工作: 1.氦-3热物性实验数据的总结和处理 具有足够数量的参考数据是发展任何经验型或者半经验型状态方程的必要前提。历时四年多的文献调研工作收集了大量有关氦-3的pvT、定容比热容、定压比热容、声速、焓、熵、膨胀系数、压缩系数、汽化潜热、第二和第三维里系数、焦耳—汤姆森系数、热导率、粘度和表面张力等热物性的实验测量值和理论计算值,形成了可编辑查找的电子参考数据库,包含单位制、温标、出处和年代等详细信息。出于连续性和统一性考虑,对收集到的氦-3参考数据进行了单位制和温标转换、数据筛选和权重分配。利用处理后的参考数据进行数值插值计算,获得了相应范围内的氦-3温熵图和压焓图。 2.氦-3饱和曲线特征方程 研究了氦-3在气--液相平衡曲线上的热力学性质,包括饱和蒸气压、饱和密度、汽化潜热、比热容以及焓和熵等。提出了0.003 K~临界点3.3157 K温区的高精度氦-3蒸气压方程和饱和密度方程。前者不仅精确定义了饱和曲线上的蒸气压—温度依赖关系,而且为当前采用的国际温标(ITS-90)在极低温段的扩展提供了理论依据;后者采用无量纲形式,同时适用于饱和曲线液体侧和蒸气侧,突破了其它流体同类方程的温度适用下限。 3.氦-3熔化曲线特征方程 从宏观实验测量和微观原子作用机理、统计理论相结合的角度出发,提出了0.001 K~30 K大

王登龙[5](2004)在《一维晶格和BEC中的非线性现象》文中进行了进一步梳理非线性是自然界中最有趣的现象之一。从人们早期在流体、等离子体到后来的固体、化学生物体、地质结构、天体甚至社会学等体系中观察到大幅度波的运动可以看出,非线性现象既普遍又重要。局域的大幅度的波被称为孤立子,它具备非线性现象的显着特征。孤立子能够既不发生衰减也不会改变波形地传播到较远的地方且具有类似粒子的特性,这主要是色散效应和非线性效应相互平衡的结果。近年来,基于物理和其他自然学科中不同领域的孤子行为,人们越来越多地尝试应用孤子理论来解释新颖的非线性现象。 本文中,我们主要通过多重尺度并结合准离散性近似方法研究一维晶格和玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)中的非线性现象。考虑到最近邻格点间谐振和三次方、四次方非谐相互作用,非线性晶格中既存在包络孤子,又存在反对称的内部局域模式——扭状、反扭状包络孤子等一系列非线性元激发。当计及最近邻格点间的相互作用理论基本成熟后,同时包含高次非谐相互作用和各种长程关联谐振的晶格动力学问题就显得日益重要了。因此,我们将分别研究考虑Power-law和Kac-Baker两种不同类型的长程谐振相互作用下非线性晶格的孤立子的性质。另一方面,自从1995年实验上成功地观察到87Rb、23Na、7Li原子蒸气在磁势阱中的玻色-爱因斯坦凝聚现象以来,许多现象如涉及BEC的粒子间相互作用、集体元激发、相邻凝聚体间相互作用引起的非线性效应成为目前研究的热点。一般地,囚禁在磁势阱中的BEC原子的动力学行为由平均场近似即着名的Gross-Pitaevskii(GP)方程描述。GP方程既包括囚禁势阱(通常是外部谐振势)还包括非线性相互作用项,其非线性相互作用强度与原子间二体相互作用的s-波散射长度有关。有趣的是凝聚体的这一基本运动方程与非线性Schr(?)dinger方程有类似的形式。因此,孤立波的解(亮和暗孤子)和其相互碰撞性质已经被广泛地研究。如果BEC囚禁的外部势阱不是谐振势而是其他形式的势阱,其基态性质和孤立子性质又会怎样呢?我们就BEC处于非谐外部势阱的基态性质和BEC处于光晶格势阱中的孤子性质进行了研究。 本论文由七部分组成,具体组织如下:

陈波[6](2003)在《高等师范院校热物理课程内容与体系改革之初探》文中研究表明随着21世纪的到来,世界各国为了在激烈的国际角逐中抢得先机,竞相对各自的教育进行改革。我国的高等学校,面临着深化教学改革,推进素质教育,全面提高教育质量的艰巨任务。作为人才培养目标、培养模式的载体,课程内容与体系就成了教学改革的重点。 高等师范院校物理教育专业主要培养德、智、体全面发展的中等学校的物理教师,热物理课程对该目标的实现具有至关重要的意义。因此,为了迎接知识经济的挑战,更好地实现人才的培养目标,热物理的课程体系和教学内容的改革就显得很迫切了。 本文通过对高等师范院校物理教育专业热物理课程内容与体系的历史和现状的调查和分析,对热物理的课程体系和教学内容的改革进行了初步探索。全文共分三个部分,分别论述了对高等师范院校热物理课程内容与体系的要求,对热物理教材历史和现状的分析,并在最后提出了对热物理课程内容与体系的一种改革方案的设想。

F.伦敦,阎守胜[7](2002)在《液体氦的λ现象和玻色-爱因斯坦凝聚》文中提出

二、液体氦的λ现象和玻色-爱因斯坦凝聚(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、液体氦的λ现象和玻色-爱因斯坦凝聚(论文提纲范文)

(2)量子耦合器件的相干输运散粒噪声(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 介观输运简介
        1.1.1 介观系统
        1.1.2 相位相干长度
    1.2 碳纳米管
        1.2.1 碳纳米管的发现
        1.2.2 碳纳米管的结构
        1.2.3 碳纳米管的电学性质
    1.3 Majorana费米子
        1.3.1 Majorana费米子简介
        1.3.2 Majorana费米子与量子计算
        1.3.3 Majorana费米子的研究进展
    1.4 散粒噪声
        1.4.1 热噪声
        1.4.2 散粒噪声
    1.5 本文的结构
第二章 理论方法
    2.1 格林函数的定义
    2.2 非平衡格林函数
    2.3 Langreth定理和Dyson方程
        2.3.1 Langreth定理
        2.3.2 Dyson方程
    2.4 格林函数的运动方程解法
    2.5 非平衡格林函数与散粒噪声
第三章 环形碳纳米管介观输运的动态自旋翻转散粒噪声
    3.1 引言
    3.2 模型与方法
    3.3 数值结果与讨论
    3.4 结论
第四章 耦合Majorana费米子环形碳纳米管系统中的散粒噪声
    4.1 引言
    4.2 模型与方法
    4.3 数值结果与讨论
    4.4 结论
第五章 微波场扰动下量子点耦合Majoranna费米子系统中的动态散粒噪声
    5.1 引言
    5.2 模型与方法
    5.3 数值结果与讨论
    5.4 结论
第六章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢

(3)诺贝尔自然科学奖与基础研究(论文提纲范文)

一、基础研究范畴新释
    (一)科学范型:从“学院科学”到“后学院科学”
    (二)基础研究:从“纯基础研究”向“定向基础研究”的拓展
二、诺贝尔自然科学奖获得者从事基础研究获奖工作的统计分析
    (一)诺贝尔物理学奖获得者从事基础研究与应用研究获奖工作的统计分析
    (二)诺贝尔化学奖获得者从事基础研究与应用研究获奖工作的统计分析
    (三)诺贝尔生理学或医学奖获得者从事基础研究与应用研究获奖工作的统计分析
    (四)整个诺贝尔自然科学奖获得者从事基础研究与应用研究获奖工作的统计分析
三、诺贝尔自然科学奖获得者是如何从事基础研究的
    (一)洞悉科学发展的内在逻辑,求解科学前沿的基本问题
    (二)抓住意外、偶然的现象,追根究底,取得机遇性发现
    (三)在长期的基础研究中,锲而不舍地开拓创新,执着探求真理,最终取得突破性成果
    (四)既从事基础研究,又进行应用研究或技术开发

(4)氦-3状态方程及热物理性质研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
符号表
第一章 绪论
    1-1 研究背景概要
    1-2 氦-3的基本性质及其相图
    1-3 氦-3的获取来源
    1-4 氦-3的应用
    1-5 本文工作介绍
第二章 氦-3实验数据总结及处理
    2-1 单位制与温标的转换
    2-2 氦-3热力学性质参考数据
    2-3 采用数学插值算法计算氦-3热物性
    2-4 本章小结
第三章 氦-3饱和曲线特征方程
    3-1 氦-3的临界性质
    3-2 氦-3饱和蒸气压方程
    3-3 氦-3饱和密度方程
    3-4 氦-3气—液饱和曲线上的其它性质
    3-5 本章小结
第四章 氦-3熔化曲线特征方程
    4-1 氦-3的熔化压力方程
    4-2 氦-3的熔化密度方程
    4-3 氦-3熔化曲线上的其它性质
    4-4 本章小结
第五章 氦-3状态方程热力学框架
    5-1 氦-3 Gibbons状态方程及其改进形式
    5-2 氦-3专用经验方程框架构建
    5-3 氦-3热力学框架在正常液相区的应用
    5-4 本章小结
第六章 基于德拜声子模型的氦-3状态方程
    6-1 氦-3德拜比热容模型通用状态方程
    6-2 氦-3热物性计算软件He3Pak
    6-3 本章小结
第七章 全文总结
    7-1 工作总结
    7-2 主要创新点
    7-3 工作展望
参考文献
附录一:攻博期间的研究成果
附录二:参与科研项目与成果、获奖与荣誉称号、参加国际会议
致谢

(5)一维晶格和BEC中的非线性现象(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
第一章 绪论
    第一节 非线性现象与孤立子
    第二节 物理学中的孤立子
    第三节 几种典型的孤子方程
第二章 两类典型的非线性现象和理论
    第一节 多重尺度结合准离散近似方法
    第二节 非线性晶格中孤立子行为
    第三节 BEC现象及其孤子行为
第三章 Power-law长程作用对非线性晶格孤子的影响
    第一节 Power-law长程谐振晶格模型的建立
    第二节 计及Power-law长程谐振和三次、四次非谐相互作用下非线性晶格孤立子的性质
    第三节 结论
第四章 计及Kac-Baker类长程谐振非线性晶格孤子的特征
    第一节 Kac-Baker类长程谐振晶格模型的建立
    第二节 长程谐振作用下非线性Schro|¨dinger方程的具体推导
    第三节 对称性的包络孤子
    第四节 洞孤子
    第五节 非线性晶格中孤子行为的讨论
    第六节 结论
第五章 非谐外部势阱中BEC的基态特性
    第一节 引言
    第二节 动力学方程的具体推导
    第三节 不计及粒子间相互作用的BEC基态
    第四节 粒子间强相互作用的BEC基态
    第五节 数值模拟BEC基态性质
    第六节 结论
第六章 一维光晶格势阱中BEC孤立子的行为
    第一节 引言
    第二节 光晶格势阱中BEC模型的建立
    第三节 线性Bloch模型
    第四节 非线性Bloch模型
    第五节 结论
第七章 总结与展望
    第一节 工作总结
    第二节 工作展望
附录
攻读博士期间完成的论文和相关工作
致谢

(6)高等师范院校热物理课程内容与体系改革之初探(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
前言
1 对高师热物理课程内容与体系的要求
    1.1 高师热物理课程的特点和设置目的
        1.1.1 高师热物理课程的特点
        1.1.2 高师热物理课程的设置目的
    1.2 高师物理教育专业的培养目标
    1.3 大学生的认知特点和大学教学特点的要求
    1.4 二十一世纪的时代发展要求
    1.5 物理教育专业毕业生的分配去向对其要求
        1.5.1 对从事中等学校物理教育的大部分学生
        1.5.2 对于部分读研和从事其他行业的学生
2 对热物理教材的历史和现状的分析
    2.1 历史的回顾
    2.2 现状及对其分析
        2.2.1 对主要热学教材的分析
        2.2.2 对主要热力学统计物理教材的分析
        2.2.3 对国外部分热物理教材的分析
3 提出解决方案
    3.1 打通热学和热统.热物理课程二合一
        3.1.1 打通方案的必要性
        3.1.2 对打通方案的可行性分析
    3.2 对高师热物理课程内容与体系的整体构想
        3.2.1 打通方案的章节体系安排
        3.2.2 对准中学物理教学需要.突出师范性
        3.2.3 符合教学规律和学生认知特点.易教易学
        3.2.4 具有时代气息并体现热物理知识的广泛应用
    3.3 打通方案的章节体系
结束语
主要参考文献
附录1: 样章:第二章 热力学第一定律及其应用
附录2: 热学和热统在中学物理教学中作用调查表
附录3: 已发表文章目录
致谢

四、液体氦的λ现象和玻色-爱因斯坦凝聚(论文参考文献)

  • [1]量子气体中的输运行为[J]. 张世忠. 物理学报, 2019(04)
  • [2]量子耦合器件的相干输运散粒噪声[D]. 张建. 北京理工大学, 2016(06)
  • [3]诺贝尔自然科学奖与基础研究[J]. 陈其荣. 上海大学学报(社会科学版), 2013(06)
  • [4]氦-3状态方程及热物理性质研究[D]. 黄永华. 浙江大学, 2006(12)
  • [5]一维晶格和BEC中的非线性现象[D]. 王登龙. 湘潭大学, 2004(12)
  • [6]高等师范院校热物理课程内容与体系改革之初探[D]. 陈波. 南京师范大学, 2003(02)
  • [7]液体氦的λ现象和玻色-爱因斯坦凝聚[J]. F.伦敦,阎守胜. 北京大学学报(自然科学版), 2002(S1)

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液氦中的 Lambda 现象和玻色-爱因斯坦凝聚
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