Exploring the thermodynamics of spin-1 $^{87}$Rb Bose Gases with synthetic magnetization
本文研究了自旋为1的玻色气体通过玻色-爱因斯坦凝聚跃迁的热力学性质。我们提出了一个被困的理想自旋1玻色气体的热力学的理论描述,我们描述的阶段,可以在这个系统中获得的温度和人口在不同的自旋组件的函数。我们提出了一种简单的方法来实现“合成磁化”,可以用来探测整个相图,同时保持系统的实际磁化固定。我们的实验证明,使用这种方法来探索不同的阶段在一个样品中的总磁化为零。我们的工作为研究旋量凝聚体中不同磁相的等温淬火动力学开辟了新的视角。
2019-01-03 cond-mat.quant-gas
Universal Thermodynamics of Dunkl-Deformed Bose Gases: From Power-Law Traps to Physical Bounds
该研究在邓克尔形式论下分析D维幂律势约束的理想玻色气体,推导得仅依赖单一参数的普适热力学表达式,揭示适用于任意幂律势的普适性类。
2025-08-20 cond-mat.quant-gas
We study the thermodynamic properties of binary Bose mixtures, by developing a beyond mean-field Popov theory which properly includes the effects of quantum and thermal fluctuations in both the density and spin channels. Results for key thermodynamic quantities, such as the isothermal compressibility and the magnetic susceptibility, are derived from a perturbative calculation of the grand-canonical potential. We find that thermal fluctuations can play a crucial role on the miscibility condition of a binary mixture, favoring phase separation at finite temperature even if the mixture is soluble …
2020-12-06 cond-mat.quant-gas
Thermodynamic properties of rotating trapped ideal Bose gases
超冷原子气体可以通过将它们限制在旋转框架中或通过引入"合成”磁场来自旋。本文用截断求和方法研究了旋转理想玻色气体的热力学。截断求和方法考虑了能级的离散性,而不是像半经典近似那样用积分来近似单粒子能级的求和。我们的结果表明,旋转坐标系中的玻色气体比“合成”磁场中的玻色气体对旋转频率的依赖性要强得多。因此,在旋转坐标系中比在"合成”磁场中更容易抑制BEC。
2014-02-28 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of a Bose Einstein condensate with free magnetization
研究了自旋为3的52 Cr原子气体通过玻色-爱因斯坦凝聚的热力学性质。由于偶极-偶极相互作用(DDI),磁化是自由的。我们表明,凝聚的临界温度降低在极低的磁场,当自旋自由度被热激活。去极化的气体仅在一个自旋分量中凝聚,除非将磁场设置为低于临界值,低于该临界值有利于非铁磁相。最后,我们提出了一个有效的自旋温度计,甚至低于简并温度。
2011-10-04 cond-mat.quant-gas
Anomalous thermodynamics of lattice Bose gases in optical cavities
研究了莫特-绝缘体极限下光学腔中晶格玻色气体的热力学性质。我们发现该体系呈现出反常的热力学行为,这可以追溯到其无限长程相互作用对基本可加性的破坏。具体地说,该系统的正则系综和巨正则系综之间表现出惊人的系综不等价性,鲜明地表现在正则系综热力学相图的独特的反常结构。特别是,在温度制度的一半左右的现场能量,该系统表现出负的可压缩性和异常的重入相变,其中有序的电荷密度波相复苏时,从无序的均匀相的温度增加。在当前的实验中,可以实现对反常行为的直接实验观察,并很好地控制总粒子数的波动。
2020-03-18 cond-mat.quant-gas
Thermodynamic equivalence of two-dimensional imperfect attractive Fermi and repulsive Bose gases
本文考虑由无自旋点粒子组成的二维不完全吸引费米和排斥玻色气体,粒子间总相互作用能用$a N^2/2 V$表示,其中费米子用$a=-a_{F}\leq 0$表示,玻色子用$a=a_{B}\geq 0$表示.结果表明,尽管存在吸引力,但$d=2$非理想费米气体的热力学性质对于$0 \leq a_{F}\leq a_{0}=h^2/2πm$仍然是确定的,并且与具有$a_{B}=a_{0}-a_{F}$的排斥性非理想玻色气体的热力学性质完全相同.特别地,对于$a_{F}=a_{0}$,人们观察到有吸引力的不完全费米气体和理想玻色气体的热力学等价性。
2017-05-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
The bulk correlation length and the range of thermodynamic Casimir forces at Bose-Einstein condensation
在微观上研究了两个经历玻色-爱因斯坦凝聚的三维系统:理想玻色气体和非理想平均场玻色气体的体关联长度与热力学Casimir力衰减长度之间的关系.对于这些系统中的每一个,两个长度在从单相侧接近对应的凝结点时发散,并且彼此成比例。我们确定的比例因子,并讨论它们对边界条件的依赖。衰变长度和关联长度的临界指数值相同,对于理想气体为1/2,对于不理想气体为1。
2012-06-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of the Bose-Hubbard model in a Bogoliubov+U theory
本文导出了Bogoliubov+U形式,研究了Bose-哈伯德模型的物理性质.该框架可以被视为玻色子动力学平均场论(B-DMFT)的零频率极限,但同样也是平均场解耦近似的扩展,其中考虑到对创建和湮灭的耗尽粒子。对杂质位上的自能进行变分处理,使巨势最小。该理论只包含三个参数,确定自洽再现的三维和二维玻色-哈伯德模型的T=0相图的精度为1%或更好。在有限温度下的超流到正常的过渡也重现良好,只是略低于准确比B-DMFT。
2015-06-25 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of noninteracting bosonic gases in cubic optical lattices versus ideal homogeneous Bose gases
研究了周期格点势中任意整数填充的非相互作用气体的热力学性质,并与理想均匀气体的热力学性质进行了比较。推导热力学量的显式表达式并进行精确的数值计算,我们发现,例如熵和能量对正相温度的依赖性相当弱。在玻色凝聚相中,它们的功率与约化温度的关系接近线性,这与理想均匀气体的情况相反。我们评估了比热斜率的不连续性,结果表明比热斜率与填充因子为$ν=1$的理想均匀玻色气体的比热斜率大致相同。随着$ν$的增加,它以$ν$的倒数减小。这些结果可以作为一个检查点的各种实验的光晶格以及理论研究的弱相互作用玻色系统的周期势作为一个起点微扰计算。
2015-07-09 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of rotating Bose gases in a trap
在中性冷原子的背景下,人们对旋转玻色气体的新的基态性质进行了深入的研究。以处于磁场中的荷电理想玻色气体(相当于处于合成磁场中的中性气体)为例,从热力学角度研究了势阱中的旋转玻色气体.结果表明,玻色-爱因斯坦凝聚温度与磁场无关,这与临界温度随磁场增加而降低的直觉相矛盾.比热和朗道抗磁性也表现出有趣的行为。相反,我们证明了中性玻色气体在旋转框架中的凝聚温度在快速旋转极限下下降到零,这表明在基态中存在非凝聚量子相。
2010-08-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Dynamics and Thermodynamics of the Low-Temperature Strongly Interacting Bose Gas
通过分析囚禁样品的\emph{in-situ}密度分布,测量了$^7$ Li原子的均匀玻色气体的零温状态方程。对于增加排斥相互作用,我们的数据显示出一个明显的偏离平均场论,并提供了一个定量测试的多体校正首次预测在1957年由李,黄和杨。我们进一步探讨了玻色气体的动态响应,以不同的相互作用强度,并比较它简单的理论模型。我们推导出了普适常数$ξ>0.44(8)$的值的下限,它将表征普适玻色气体在幺正极限的特征。
2011-03-23 cond-mat.quant-gas
Perturbative Thermodynamic Geometry of Nonextensive Ideal Classical, Bose and Fermi Gases
本文研究了非广延理想经典气体、玻色气体和费米气体的微扰热力学几何,证明了非广延玻色(费米)气体的内禀统计相互作用与广延情况类似,是吸引(排斥)相互作用,但热力学曲率的大小随非广延参数的变化而变化。与广延理想经典气体相反,非广延理想经典气体可以分为两个不同的区域。根据系统对非广延情况的偏离参数,可以找到一个特殊的逸度值$z^{*}$,在此值处热力学曲率的符号发生了变化。因此,我们认为,非广延参数诱导一个吸引(排斥)的统计相互作用的$z<z^{*}$($z>z^{*}$)的理想经典气体。根据热力学曲率的奇点,我们考虑了非广延玻色气体的凝聚。
2017-05-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Thermodynamic measurement of the sound velocity of a Bose gas across the transition to Bose-Einstein condensation
提出了一种基于热力学全局变量的确定原子玻色-爱因斯坦凝聚体中声速的方法。在恒定体积下,仔细研究了整个相变中捕获原子的总数随温度的变化。它使我们能够评估的声速产生一致的值从量子到经典的制度,在良好的协议与以前的结果发现在文献中。我们还提供了一些见解的主导声音模式(热或超流体)在很宽的温度范围。
2019-01-24 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn quant-ph
Finite-Range Corrections to the Thermodynamics of the One-Dimensional Bose Gas
Lieb-Liniger状态方程精确地描述了一维稀玻色气体的零温普适性质。对于弱相互作用玻色子,我们推导出非普遍的修正,考虑到有限范围的影响,原子间的潜力,这个状态方程。在泛函积分的有限温度形式下,我们找到了一个依赖于散射长度和相互作用势有效范围的超越平均场状态方程。我们的分析结果,这是得到执行的发散零点量子涨落的尺寸正则化,表明对于一维玻色气体的热力学量,如压力和声速修改通过改变有效范围和散射长度之间的比率。
2017-11-30 cond-mat.quant-gas
On the possibility of Bose-Einstein condensation in lower dimensions in the thermodynamic limit
标准的论证指出,玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)不能发生在低于3维的热力学极限,因为在激发态中玻色子的数量的表达式是无界的。这些论证暗示了数密度是无限的,这是一个非常的条件。作为这种教学方法的替代,我们探索使用正则化技术来表明,在激发态玻色子的数密度是有限的,在低温下的二维和一维,使得有可能有一个BEC过渡的热力学极限。我们建议建立一个二维光学陷阱的大小增加,以测试这一假设的热力学极限接近。
2019-07-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Thermodynamics of a spin-1 Bose gas with fixed magnetization
本文研究了自旋为1的玻色气体的热力学性质。我们的计算是基于对理想气体的巨正则描述和对具有铁磁和反铁磁相互作用的原子的经典场近似。我们确认发生的双相变的系统中,由于两个全球性的限制。我们分析表明,理想气体的临界温度和凝聚分数是如何改变由一个非零的磁场。在第二临界温度以下,这种相互作用强烈地影响冷凝物的情况。在强磁场中,相互作用能的作用减弱,铁磁和反铁磁原子的凝聚与理想气体的结果一致。
2015-05-15 cond-mat.quant-gas
Bose Condensate in the D-Dimensional Case, in Particular, for D=2. Semiclassical transition to the classical thermodynamics
整数分割的数论问题对应于$D=2$。这个问题服从玻色-爱因斯坦统计,其中重复的条款是允许的分区,并费米-狄拉克统计,他们是不可接受的。Hougen-Watson P,Z图表明,这个问题分为两种情况:正压区域对应于费米系统,负压区域对应于玻色系统。这个类比可以应用于范德瓦尔斯热力学。热力学方法涉及到四种势能对应的能量,自由能,热力学吉布斯势,焓。德布罗意波长的重要概念允许从粒子传递到波包,特别是玻色和费米分布。本文研究了理想玻色和费米气体的粒子以及由两个费米子组成的玻色子衰变为单独的费米子的过程。用启发式的方法来考虑$10^2$级的多个粒子$N$的情况,就像福克用来推导哈特里-福克方程的那些方法一样。用Gentile统计、热带几何和非标准分析(Leibnitz微分或单子)研究了$N\ll1$的情形。在已知原子核体积和德布罗意波长的情况下,得到了中子从原子核分离能量的关系式。附录是作者1995年的论文。
2018-11-28 cond-mat.quant-gas
Efficient Thermodynamic Description of Multi-Component One-Dimensional Bose Gases
本文提出了一种新的方法来获得非线性积分方程,该方程描述了一维多组分气体通过δ函数势相互作用的热力学。在排斥的两组分玻色气体的情况下,我们得到一个简单的系统的两个NLIE允许一个有效的数值实现相比,通过采用热力学Bethe Anglands得到的耦合方程的无穷多个。我们的技术利用了量子转移矩阵和这样一个事实,即在一定的连续极限的多组分气体可以得到适当的各向异性自旋链。
2011-11-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Transition temperature and thermodynamic properties of homogeneous weakly interacting Bose gas in self-consistent Popov approximation
Department of Physics, Hanoi Pedagogical University 2(河内师范师范大学二校物理系)
研究通过Cornwall-Jackiw-Tomboulis有效作用方法结合变分微扰理论,探讨均匀 repulsive 弱相互作用玻色气体与理想玻色气体相变温度的相对偏移,证明其与s波散射长度成正比,并与蒙特卡洛模拟结果一致,同时验证了零点能和热力学性质。
2025-04-10 cond-mat.quant-gas
Thermodynamic properties of ideal Bose gas trapped in different external power-law potentials under generalized uncertainty principle*
引力的量子效应导致了广义不确定原理(GUP)和最小可观测长度的出现,这是有重要证据支持的。通常量子力学,统计物理学不考虑引力。用统计物理方法研究了GUP下理想玻色气体在不同幂律外势下的热力学性质。对理想玻色气体在外势作用下的基态和激发态的临界温度、内能、热容、熵、粒子数进行了解析计算。在临界温度以下,以粒子密度分别为标准和实验条件下的铷原子和钠原子理想玻色气体为例,数值分析了内能、热容和熵随温度的变化关系。理论计算和数值计算表明:GUP导致临界温度升高。当温度低于临界温度且略高于零开尔文时,GUP对内能、热容和熵的修正为正值;当温度升高到一定值时,这些修正为负值。外加势可以增加或减少GUP对热力学性质的影响。在首次用钠原子气体验证玻色-爱因斯坦凝聚的初始实验条件下,GUP的影响可以完全忽略。在一定条件下,GUP可能成为控制体系热力学性质的主导因素。
2020-02-08 cond-mat.quant-gas
Glassy properties of the Bose-glass phase of a one-dimensional disordered Bose fluid
本文利用玻色化、复形法和非微扰泛函重整化群方法研究了一维无序玻色流体。玻色玻璃相是由一个完全吸引的强无序不动点描述的,其特征在于由一个奇异的无序相关器,其功能的依赖性假设一个尖形的形式,这是与亚稳态的存在。在非零动量尺度下,这些亚稳态之间的量子隧穿导致量子边界层中的非解析性的舍入,该量子边界层编码了负责低频极限中(耗散)电导率的$ω^2$行为的稀有超流区域的存在。这些结果可以理解内的“液滴”图片提出的玻璃(经典)系统的描述。
2019-10-17 cond-mat.quant-gas
Normal-state Properties of a Unitary Bose-Fermi Mixture: A Combined Strong-coupling Approach with Universal Thermodynamics
我们从理论上研究了酉玻色-费米混合物的正常态性质。包括强的异质配对波动,我们评估的玻色和费米化学势,内能,压力,熵,以及在恒定体积的比热$C_V$,在一个结合强耦合理论的框架内,精确的热力学身份。我们发现,异质配对波动的么正性造成非单调的温度依赖性的$C_V$,定性不同的单调行为,这个数量在弱耦合和强耦合的限制。另一方面,这种反常行为在其他量中是看不到的。我们的研究结果表明,比热$C_V$,这是最近在冷原子物理学中观察到的,是一个有用的量,了解强耦合方面的量子系统。
2017-07-03 cond-mat.quant-gas
Thermodynamic properties of an interacting hard-sphere Bose gas in a trap using the static fluctuation approximation
在有限温度下,研究了弱相互作用势阱中的硬球玻色气体,并利用静态涨落近似(SFA)计算了其热力学性质.用二次量子化的多体哈密顿量和谐振子波函数计算能量。比热容,内能,压力,熵和玻色-爱因斯坦(BE)占领数的系统被确定为温度的函数和各种值的相互作用强度和粒子数。结果表明,粒子数对系统热力学性质的决定作用比表征相互作用的HS直径更大,临界温度随玻色子间排斥力的增加而降低,在弱相互作用区,能量的涨落比能量本身小得多.
2010-10-18 cond-mat.quant-gas
Trapping effect of periodic structures on the thermodynamic properties of Fermi and Bose gases
我们报告的热力学性质的玻色和费米理想气体沉浸在周期性结构,如可穿透的多层膜或多管模拟的一个(平面)或两个垂直(管)外部狄拉克梳势,而粒子被允许在其余方向上自由移动。虽然玻色子化学势是一个常数为$T < T_c$,费米子化学势的非随温度下降的反常行为被确认和监测,作为管束从2D到1D时,壁不渗透性超过一个临界值。在比热曲线中,两种气体在高温下的尺寸交叉非常明显,其中随着壁不可穿透性的增加,系统行为从3D变为2D,然后变为1D。
2013-07-10 cond-mat.quant-gas
With recent progress in quantum simulations of lattice-gauge theories, it is becoming a pressing question how to reliably protect the gauge symmetry that defines such models. In a recent work [J. C. Halimeh \textit{et al.}, arXiv:2108.02203], an experimentally feasible gauge-protection scheme has been proposed that is based on the concept of a \textit{local pseudogenerator}, which is required to act identically to the full gauge-symmetry generator in the target gauge sector, but not necessarily outside of it. The scheme has been analytically and numerically shown to reliably stabilize lattice …
2021-10-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-lat
Beyond-Luttinger-Liquid thermodynamics of a one-dimensional contact repulsive Bose gas
我们提出了一个彻底的研究热力学的一维排斥玻色气体,特别是集中在修正超出了Luttinger液体的描述。我们计算了化学势,压力和接触,作为温度和气体参数的函数与精确的热Bethe-Answer。此外,我们提供的主要功能的解释,在分析上听话的制度,基于各种方法(博戈留博夫,硬核,索末菲和维里)。超Luttinger液体热力学效应被发现是非单调的气体参数的函数。这种行为解释的非线性色散和“负排除体积”的影响,分别为弱和强排斥,负责在低温下的热力学量的热下一个领先的长期相反的符号修正。我们的预测可以应用到其他系统,包括超级Tonks-Girardeau气体,偶极和里德伯原子,氦,量子玻色子混合液滴和量子浴中的杂质。
2019-11-09 cond-mat.quant-gas
Thermodynamical properties of a trapped interacting Bose gas
在平均场近似下,研究了谐振势场中相互作用玻色原子的量子力学性质。对于弱相互作用,量子统计等价于有效平均场势中的理想气体。Gross-Pitaevskii方程的本征值被确定为理想气体的化学势。计算了原子的凝聚温度和密度分布。发现临界温度$T_c$随相互作用的增加而降低。在临界点以下,凝聚分数表现出$N_0/N=1-(T/T_c)^γ$的普适关系,其中指数$γ\approx 2.3$与相互作用强度、化学势以及限制势的频率无关。
2012-01-11 cond-mat.quant-gas
Conserving and Gapless Hartree-Fock-Bogoliubov theory for 3D dilute Bose gas at finite temperature
用修正的Hartree-Fock-Bogoliubov理论计算了三维玻色气体在玻色-爱因斯坦凝聚相中的能谱。从改进的$Φ-$ %可导理论出发,系统地、非微扰地画出了保持Ward-Takahashi恒等式所需的图.在有限温度下,计算结果与Popov理论有很大差异。在临界温度以下,低能激发光谱的色散关系由线性变为二次。由于排斥作用,临界温度相对于理想气体的温度有正的偏移,这与以前在非凝聚相中的计算结果一致。
2013-09-03 cond-mat.quant-gas
Bose-Einstein condensation in a mixture of interacting Bose and Fermi particles
建立了玻色粒子和费米粒子混合体的自洽场模型。详细讨论了类δ相互作用的情况,得到了其热力学函数,并研究了费米子混合物存在下相互作用粒子的玻色-爱因斯坦凝聚。结果表明,费米粒子的加入使玻色-爱因斯坦凝聚的温度降低,相变温度下的热力学量特征变平滑。在纯玻色系统的情况下,在与凝聚态的混合物状态下,热力学势对玻色粒子之间的相互作用常数的依赖性具有非解析性质,因此证明不可能在玻色粒子相互作用的大小上发展微扰理论。
2017-10-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Renormalised thermodynamics for Bose gases from low to critical temperatures
Institut für Theoretische Physik, Universität Heidelberg(海德堡大学理论物理研究所)
研究通过非微扰近似计算稀薄玻色气体的热力学性质,提出自洽描述的重整化方法,确定超流序参量在临界点的行为。
2026-04-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Thermodynamic behavior of a one-dimensional Bose gas at low temperature
我们证明了一维相互作用玻色气体的化学势具有非单调的温度依赖性,这是超流体所特有的。这种效应是一维玻色气体在大波长处激发光谱的声子性质的直接结果。对于低温$T$,我们表明,系数在$T^2$膨胀的化学势是完全由零温度密度依赖的声速。我们计算了Bogoliubov弱相互作用气体和不可穿透玻色子的Tonks-Girardeau气体之间的交叉系数。在渐近制度的分析扩展。沿交叉的理论预测证实了精确可解的杨-杨模型,其中有限温度状态方程的数值求解Bethe-{ \it anzen}方程。一个一维的环形几何结构相当于施加周期性的边界条件和所产生的有限尺寸效应进行了详细的研究。在$T=0$,我们计算了各种热力学函数,包括非弹性结构因子,作为原子数的函数,指出发生的重要偏离热力学极限。
2017-07-11 cond-mat.quant-gas
Hidden Bose-Einstein Singularities in Correlated Electron Systems: III. Thermodynamic Signals
该研究基于有序相量子场论,推导了关联电子系统中隐藏玻色-爱因斯坦奇点相关的热力学量表达式,应用于三维弱吸引Hubbard模型,发现赝能隙相转变可通过热力学势奇点(尤其是热容不连续)检测。
2025-09-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Vortices in Bose-Einstein condensates - finite-size effects and the thermodynamic limit
对于一个弱相互作用的玻色气体旋转的谐波陷阱,我们与小系统的yrast状态(可以精确地处理)的热力学极限(平均场近似内导出)。对于几十个原子,yrast线显示出明显的准周期振荡,角动量增加,起源于精确的多体状态的内部结构。这些有限尺寸效应在热力学极限下消失,其中Gross-Pitaevskii近似提供了粒子数N中领先阶的精确能量。然而,精确的yrast态揭示了平均场近似没有捕获的重要结构:即使在大N的极限下,相应的平均场解也只占精确量子态总重量的一小部分。
2013-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Thermodynamics and renormalized quasi-particles in the vicinity of the dilute Bose gas quantum critical point in two dimensions
我们使用功能重整化群(FRG)推导出解析表达式的热力学观测值(密度,压力,熵,和压缩性),以及单粒子性质(波函数重整化和有效质量)的相互作用玻色子在二维温度$T$和化学势$μ$的函数。我们重点研究了在接近于稀玻色气体量子临界点的量子无序和量子临界区。我们的方法是基于截断顶点扩展的FRG流方程的层次和解耦的两体接触相互作用的粒子粒子通道中使用一个合适的Hubbard-Stratonovich变换。我们的解析FRG结果扩展了以前的解析重整化群计算的热力学观测量在$μ=0$的有限值的$μ$。为了证实我们的FRG方法的有效性,我们还进行了量子Monte Carlo模拟,以获得磁化强度,磁化率和相关长度的二维自旋$1/2$量子$XY$模型与耦合$J$在一个制度,其量子临界行为是由稀释玻色气体量子临界点控制。我们发现,我们的分析结果描述的Monte Carlo数据$μ\leq 0$相当准确的相对较高的温度$T \lesssim 0.1 J$。
2017-01-18 cond-mat.quant-gas
Fluctuation indices for atomic systems with Bose-Einstein condensate
提出了表征统计系统热力学稳定性的涨落指数的概念。这些指数对于研究非均匀和囚禁原子组装体的稳定性特别有用。计算了几个具有玻色-爱因斯坦凝聚体的系统的涨落指数。结果表明:理想的均匀玻色凝聚气体是不稳定的;被囚禁的理想气体对于大于2的约束维数是稳定的;被囚禁的气体,在约束维数2以下,是弱不稳定的;被囚禁的气体只在空间维数3是稳定的;一维被囚禁的气体是不稳定的;在谐波陷阱中的二维气体代表边缘情况,是弱不稳定的;相互作用的非均匀三维玻色凝聚气体是稳定的。在稳定的玻色凝聚系统中不存在反常粒子涨落。
2010-08-27 cond-mat.quant-gas hep-ph
Exploring the thermodynamics of a two-dimensional Bose gas
利用\emph{in situ}对准二维、简谐囚禁的$^{87}$ Rb气体的测量,我们推导了等效均匀流体的各种状态方程。由云的总原子数和中心密度与化学势和温度的关系,我们得到了压强和相空间密度的状态方程。然后利用这个二维系统的近似尺度不变性,我们确定每个粒子的熵。我们测量的值低至$0.06\,\kB$在强简并制度,这表明,一个二维玻色气体可以构成一个有效的冷却剂为其他量子流体。我们还解释了如何解开的各种贡献(动能,潜力,相互作用)的能量的被困气体使用的飞行时间的方法,从中我们推断减少密度波动的非完全相干云。
2011-06-01 cond-mat.quant-gas
We theoretically investigate the thermodynamic stability of a normal-state Bose-Fermi mixture, with a tunable Bose-Fermi pairing interaction $-U_{\rm BF}<0$ associated with a hetero-nuclear Feshbach resonance, as well as a weak repulsive Bose-Bose interaction $U_{\rm BB}\ge 0$. Including strong hetero-pairing fluctuations associated with the former interaction within the self-consistent $T$-matrix approximation, as well as the latter within the mean-field level, we calculate the compressibility matrix, to assess the stability of this system against density fluctuations. In the weak- and the in…
2021-03-31 cond-mat.quant-gas nucl-th
We report the measurement of the global thermal expansion coefficient of a confined Bose gas of $^{87}\rm Rb$ in a harmonic potential around the Bose-Einstein condensation transition temperature. We use the concept of global thermodynamic variables, previously introduced and appropriated for a non-homogeneous system. We observe the behavior of the thermal expansion coefficient above and below the critical temperature showing the lambda-like shape present in superfluid helium. The study demonstrates the potentiality of global thermodynamic variables for the investigation of properties across th…
2020-06-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Thermodynamics, density profiles and correlation functions of the inhomogeneous one-dimensional spinor Bose gas
研究了谐振势阱中具有排斥接触相互作用的一维二组分玻色气体(2CBG)的有限温度性质。利用一个新的晶格嵌入的2CBG和量子转移矩阵,我们推导出一个系统的两个非线性积分方程的热力学的均匀系统的所有相关参数的值:温度,相互作用的强度,化学势和磁场。该系统允许一个简单的数值实现与无限数量的方程,通过采用热力学Bethe anastrophic形成鲜明对比。我们使用这个精确的解决方案,结合局域密度近似计算的密度分布和局域密度关联函数的非均匀气体的耦合强度和温度范围很广。我们的结果表明,在中心的陷阱的偏振严重影响的本地相关器,特别是在实验上可访问的Tonks-Girardeau制度。
2015-11-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of Bose gases from functional renormalization with a hydrodynamic low-energy effective action
利用有效作用量的泛函重整化群构造了弱相互作用玻色气体的有效流体力学描述。我们采用了一个尺度相关的参数化玻色子领域以前开发的笛卡尔表示在高动量和插值到一个振幅相位在低动量制度的重整化演化。这种技术适用于玻色气体在一个,两个和三个维度,在那里我们研究热力学量,如每个粒子的压力和能量。插值导致一个非常自然的描述的Goldstone模式的物理极限,并比较以及分析和蒙特卡罗模拟在零温度。结果表明,我们的方法改善了低维系统的描述方面,在二维甚至一维的超流相的稳定结果。
2019-11-13 cond-mat.quant-gas nucl-th physics.atom-ph
Quantum thermodynamics near the border of a one-dimensional Bose gas
University of Potsdam(波茨坦大学)
该研究求解准一维超冷玻色气体基本激发的Bogoliubov方程,探究其边界附近的粒子与能量含量,发现边界密度分布无Friedel振荡、有偶极特征,在巨正则系综和热力学极限下完成计算。
2026-08-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum criticality of a Bose gas in an optical lattice near the Mott transition
在玻色-哈伯德模型的框架下,导出了光晶格中玻色子的状态方程。在密度驱动的莫特跃迁附近,压强P(μ,T)与化学势和温度的关系式类似于稀玻色气体,但具有重整化质量m^* 和散射长度a^*。m^* 是从超流相到莫特绝缘相的量子临界点处的元激发质量,而a^* 与它们在低能时的有效相互作用有关。我们使用一个非微扰重整化群方法来计算这些参数作为一个函数的跳跃幅度和现场排斥之间的比率t/U。
2011-10-19 cond-mat.quant-gas
Unified statistical thermodynamics of quantum gases trapped under generic power law potential in $d$ dimension and equivalence in $d=1$
利用$d$维空间中系统的巨势,给出了囚禁在外类幂律势$U=\sum_{i=1} ^d c_i |\frac{x_i}{a_i}|^{n_i}$中的玻色和费米气体的统一描述.量子气体的热力学量由巨势导出。利用Landen关系在一维空间($d=1$)中构造了玻色气体和费米气体之间的等价关系。我们还发现,在$d=2$(M. H. Lee,Phys.Rev.E55,1518(1997))在施加外部电势时丢失。
2015-06-17 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of a Bose gas near the superfluid--Mott-insulator transition
利用非微扰重整化群方法研究了三维Bose- Hubbard模型中密度驱动的超流-莫特绝缘体相变附近的热力学性质。在低能量下,物理学由高斯不动点控制,并变得普遍。然后热力学量可以用稀释玻色气体普适类的普适标度函数来表示,而微观物理学只输入两个非普适参数,即超流体和莫特绝缘相之间量子临界点处元激发的有效质量$m^*$和“散射长度”$a^*$。一个值得注意的例外是在超流相的凝聚密度,这是成比例的准粒子重量$\Zqp$的基本激发。通用状态由$m^*a^*{}^2 T\ll 1$和$m^*a^*{}^2|δμ|\ll 1$定义,或等效地由$|\bar n-\bar n_c|a^*{}^3\ll 1$定义,其中$δμ=μ-μ_c$是相对于T=0莫特绝缘体的相称密度$\bar n_c$的量子临界点$(μ=μ_c,T=0)$和$\bar n-\bar n_c$的化学势位移。我们计算$\Zqp$,$m^*$和$a^*$,并发现它们强烈变化的比例$t/U$之间的跳跃幅度和现场排斥和(相称)的密度$\bar n_c$的值。最后,我们讨论了普适性的实验观察和光学晶格中冷原子气体中$\Zqp$、$m^*$和$a^*$的测量。
2012-07-09 cond-mat.quant-gas
Semiclassical Hartree-Fock theory of a rotating Bose-Einstein condensation
本文从理论上研究了具有非零相互作用的旋转玻色-爱因斯坦凝聚的热力学行为。分析依赖于半经典的Hartree-Fock近似,其中积分是在相空间和巨正则系综的函数进行推导。随后,我们利用这个结果导出了几个热力学量,包括冷凝分数,临界温度,熵和热容。因此,我们研究了旋转速率和相互作用参数对热力学行为的影响。有限大小的作用进行了讨论。我们的方法可以推广到考虑光学势中的旋转凝聚。
2016-09-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Elements of $μ$-calculus and thermodynamics of $μ$-Bose gas model
本文对我们最近提出的μ-玻色气体模型(arXiv:1309.1363)的热力学性质作了进一步的讨论和评述。这个模型是结合μ变形振子来阐述的。在这里,我们提出了必要的概念和工具,从所谓的μ演算。对于高温,我们得到了状态方程的维里展开式,以及五个维里系数。在低温区,推导出了冷凝的临界温度。我们还得到了低温和高温下μ玻色气体的比热、内能和熵。所有的函数都依赖于变形参数μ。可视化的熵和比热的变形参数的依赖关系。
2014-01-16 cond-mat.quant-gas hep-ph hep-th
Thermodynamics of the two-dimensional XY model from functional renormalization
在截断水平的(完全)二阶导数展开下,我们求解了二维XY模型的非微扰重整化群流方程。我们计算了高温阶段的热力学性质,并将XY模型的非通用特征与蒙特卡罗模拟的结果进行了比较。特别是,我们研究的比热峰的位置和幅度作为温度的函数。所得结果与蒙特卡罗模拟结果吻合较好。此外,我们衡量简化的非微扰重整化组治疗依赖于$ϕ^4$型截断的准确性。我们的计算表明,这样的近似是不够的,在高- $T$阶段和正确的比热分布的分析需要考虑无限数量的相互作用顶点。
2016-04-21 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Thermodynamics of a dilute Bose gas: A path-integral Monte Carlo study
本文利用路径积分蒙特卡罗方法精确研究了均匀稀薄玻色气体的热力学,计算了转变点上下的压力、能量、等温压缩率和接触参数,揭示了压缩率在相变点的不连续性,并通过与Hartree-Fock和Popov理论比较确定了临界区域范围。
2022-12-07 cond-mat.quant-gas physics.comp-ph quant-ph
Thermodynamics and structural transition of binary atomic Bose-Fermi mixtures in box or harmonic potentials: A path-integral study
各种原子二元玻色-费米混合物的实验实现为研究具有不同自旋统计的复合量子系统带来了机会。随着玻色子-费米子相互作用的增加,二元原子混合物可以表现出从混合到相分离的结构转变。通过使用路径积分形式计算巨配分函数和热力学巨势,得到了二元玻色-费米混合物的有效势。还导出了在广泛的温度和相互作用范围内的热力学量。结构转变可以用有效势曲线的一个环来表示,相分离的体积分数可以用杠杆法则来确定。对于$^6$ Li- $^7$ Li和$^6$ Li- $^{41}$ K混合物,我们给出了零温和有限温时箱势下混合物的相图。由于原子气体的灵活密度,相分离的构造与单个密度固定的常规液体或固体混合物相比更加复杂。对于谐波捕获的混合物,我们使用的局部密度近似映射出有限温度的密度分布,并提出了典型的陷阱结构,包括混合物,部分分离相,完全分离相。
2018-02-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Unified Field-integral Thermodynamics of Bose Mixtures: Stability and Critical Behavior
本文基于泛函场积分建立了有限温度下玻色混合物的统一热力学框架,证明保留反常密度能提供完全自洽的描述,并揭示了反常密度在稳定超流混合物、Feshbach耦合诱导相变及热涨落触发失稳相变中的关键作用与实验标志。
2025-08-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of the Noninteracting Bose Gas in a Two-Dimensional Box
研究了二维盒子中N个粒子的无相互作用玻色气体在Dirichlet边界条件下的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC).重复以前的工作,我们发现,BEC发生在有限的N在低温T没有发生相变。传统定义的无限三维系统的转变温度TE被示出为在具有有限N的二维系统中对应于基态的分数玻色子占据N 0/N随着T减小而缓慢和快速增加之间的交叉温度。我们进一步证明了在每个玻色子的固定面积下TE ~ 1/log(N),因此在热力学极限下,在有限T的二维情况下不存在显著的BEC。计算了该体系的Helmholtz自由能、熵S、压力p、p与能量密度之比U/A、定容热容CV和定压热容Cp、等温压缩系数kappa_T和热膨胀系数α_p,使用巨正则系综(GCE)和正则系综(CE)形式主义。GCE形式主义在大的N、T和A下对S、p、p/(U/A)、kappa_T和alpha_p给出了可接受的预测,但对于BEC变得显著的这三个参数的较小值则失败了,而CE形式主义甚至在发生BEC的低T和/或A下对有限系统的所有热力学性质给出了准确的结果。
2015-08-31 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Quantum criticality of a one-dimensional Bose-Fermi mixture
一维相互作用玻色-费米混合物在零温下表现出量子相变,对研究量子临界现象特别有价值。本文用热力学Bethe方程组解析地研究了玻色-费米混合物的量子相图、状态方程和量子临界性。我们表明,在量子临界状态下,量子特性显示出普遍的标度行为。此外,在局域密度近似下,还研究了谐振子势阱中玻色-费米混合物的量子临界性。因此,我们表明,相图和散装系统的临界特性提供了深入了解多体临界现象的普遍特征。
2012-02-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Thermodynamics of spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensates
在本文中,我们发展了一个量子场的方法来揭示的热力学性质的陷阱BEC具有相等的Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合。在实验上可行的制度,相变从分离相到单一的最小相可以很好地驱动的可调温度。此外,还可以精确地导出与俘获势无关的临界温度。在临界点,比热有一个很大的跳跃,因此可以被视为一个有前途的候选人来检测这种温度驱动的相变。此外,我们还得到了不同相的比热和熵的解析表达式。在单一的最小相位中,比热和熵仅由拉比频率决定。然而,在较低温度的分离相中,我们发现它们只取决于自旋轨道耦合的强度。最后,还讨论了有效原子相互作用的影响。在分离相中,这种有效原子相互作用对临界温度和相应的热力学性质有显著的影响。
2012-09-03 cond-mat.quant-gas quant-ph