簡(jiǎn)諧勢(shì)阱中冷原子氣體的動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)很好地調(diào)控外勢(shì)和原子間的相互作用，囚禁于外勢(shì)中的冷原子已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究體系?；诖搜芯矿w系，我們提出了一種原子干涉儀方案，在重力加速度的測(cè)量精度上，較以往的測(cè)量結(jié)果有了很大的提高。而在該原子干涉儀方案中，測(cè)量精度的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)極大地依賴(lài)于原子氣體的密度分布，因此本文在重點(diǎn)討論該原子干涉儀的方案外，也深入探討了在不同溫度下費(fèi)米氣體的密度分布。
　　首先，基于一種新型的多模式Kaptiza-Dirac

2、（K-D）原子干涉儀方案，我們提出了在多次K-D光脈沖作用下的多模式原子干涉儀方案。利用K-D光脈沖作用于囚禁在簡(jiǎn)諧勢(shì)阱（反射鏡作用）中的冷原子，從而使冷原子被分成多束與初始相同的原子束。在簡(jiǎn)諧勢(shì)阱的作用下，這些原子束便在整周期時(shí)刻進(jìn)行自動(dòng)匯集。然后，我們?cè)僖来螌⒌诙文酥恋趎次K-D光脈沖作用于冷原子上，從而實(shí)現(xiàn)一次完整的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。最后，在第n次K-D光脈沖作用后一半周期時(shí)刻，通過(guò)測(cè)量其粒子數(shù)便可估計(jì)相鄰模式間的不同位相.再結(jié)合Fi

3、sher信息和Cramér-Rao下限，我們可以解析地計(jì)算該干涉儀對(duì)重力加速度的測(cè)量精度達(dá)到△g/g=10-9/n?？梢?jiàn)通過(guò)增加K-D光脈沖的作用次數(shù)，可以有效地增加其測(cè)量精度。
　　接著，在此干涉儀方案的基礎(chǔ)上，我們討論了簡(jiǎn)諧勢(shì)阱在外界擾動(dòng)下對(duì)測(cè)量精度的影響，發(fā)現(xiàn)隨著擾動(dòng)強(qiáng)度的增加，干涉儀的測(cè)量精度也會(huì)降低。然后，通過(guò)在不同周期內(nèi)開(kāi)啟和關(guān)閉重力場(chǎng)，我們發(fā)現(xiàn)其對(duì)測(cè)量有一定的影響。最后，通過(guò)考慮在此干涉儀原理中引入簡(jiǎn)諧勢(shì)中心位置和光

4、場(chǎng)中心位置的位移偏差δx，我們計(jì)算發(fā)現(xiàn)其與重力加速度的測(cè)量可處于相同的量級(jí)。因此，該多模式原子干涉儀的原理同樣可以應(yīng)用到制作一種新型的位移傳感器。
　　在第三章，從全同粒子的多體理論出發(fā)，我們推導(dǎo)了理想費(fèi)米子系統(tǒng)下費(fèi)米氣體的密度分布函數(shù)。然后結(jié)合費(fèi)米-狄拉克分布律和一維簡(jiǎn)諧勢(shì)阱中波函數(shù)的精確解，我們推導(dǎo)出處于一維簡(jiǎn)諧勢(shì)阱中費(fèi)米氣體的密度分布表達(dá)式。接著，結(jié)合金屬中自由電子的氣體理論和相關(guān)文獻(xiàn)，我們討論了該費(fèi)米子系下費(fèi)米能級(jí)、費(fèi)米溫