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中山大学
博士学位论文
冷原子系统中的Casimir效应
姓名:余小鲁
申请学位级别:博士
专业:理论物理
指导教师:李志兵
20100524
摘要вΦ难芯堪敫鍪兰投嘁岳匆恢笔橇孔映÷墼谑笛楹屠砺哿椒矫娴重要课题。结合新兴的冷原子实验技术,вυ诶湓酉低持杏辛诵碌发展和应用。本文首先总结了вΦ氖笛橄窒蠛屠砺劢梗缓蠡冷原子系统的特性,用有效场论的方法研究了在准一维统浞衙灼中的вΑU飧鲇行С÷鄣姆椒ǖ奶氐闶峭ü鲜实闹卣绦蛴梦扰展开得到一个有限且与截断无关的普适结果,对实验作出预言。我们基于这一方法研究了准一维统浼虿⒎衙灼逯械腃效应,包括以下方面:谕笨悸窍嗷プ饔煤褪期迨康那榭鱿拢芯孔家晃珺中的静态вΓ⒎直鹛致哿肆阄潞陀邢尬露鹊那榭觥2⒒谠恿孔拥愕实验技术,设计了一套探测这一效应的方案;谧孕/淖家晃浼并费米气体系统中,研究了杂质运动所引起的动态вΑ8匾5氖牵基于对动态вΦ难芯浚颐翘岢隽艘惶兹率笛榈目蚣芾刺讲庾孕电荷分离这一重要的效应。关键词:вΓ徊Iò蛩固鼓郏籐液体;有效场论;自旋电荷分离
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主要符号对照表动态卡斯米尔效应琁鷌玻色爱因斯坦凝聚拉丁格液体原子量子点甇瓺自旋电荷分离瓹
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枰荒厦第乱想导体板之间的力为%的。因此把真空能量定为零就可以了贤ü蚊鹚惴恼媾判。谝桓黾扑愠龅绱懦≌婵毡旧砟芰康谋浠⒌玫接刖嗬胗泄氐牧礁隼其中Ⅳ为两个理想导体板之间的距离,@硐氲继灏宓拿婊4诱飧霰泶锸我们首先来阐明вΦ淖畛跣问剑纯悸欠胖迷诘绱懦〉恼婵罩的一对平行理想导体板之间的理想作用力。在绝对零度,两个板之间没有实光子的出现,所咀在经典电动力学层面不可能存在两个板之间的相互作用。然而вΦ贾铝礁龅继灏逯溆邢嗷ノ饔茫獗厝皇鞘粲谝恢趾旯的量子效应,其根源在于量子场零点能的发散。这个发散本身不会对物理量测量产生影响,因为我们对这些物理量的测量都是以相对真空态的变化来计量但是当我们要考虑的是两个理想导体板距离变化时,对于整个电磁场真空本身能量的变化,这一发散的真空能量就不能不加咀考虑。:Ρ旧硎羌N⑷醯模鏏琀珻力的大小约为图閕вκ疽馊ΑM计晕南住亓
度自发紧致化机制;对引力的超精细测量提供限制。厶锢怼效应在计算各种凝聚态系统中体和表面的临界现象瓹力是吸引的,这一点对于对称的边界条件来说总是成立瓹力同时依赖于量子力学的普朗克因子壳和相对论光速虼耸且个量子场论效应。当我们把量子电动力学的真空推广到具体的凝聚态介质的时候,光速量子电动力学真空的元激发光子的速度ɑ岜荒厶介质的元激发速度所代替。比如在我们研究的冷原子系统中,元激发速度大约为痵。将导致相应的Ρ仍然挂P鍪考丁H欢重要的是,如此微弱的力是完全能够在今天的实验条件下被观测到【俊从上面的讨论可以看出Ρ局噬鲜且恢终锹溆盏剂Γ【鲇诹礁元素:产生涨落的介质以及约束其涨落的边界。通过对它的研究,我们可以对这两个方面得到深刻的理解。早期的研究产生涨落的介质主要是量子场论的真空,近年来逐渐转移到凝聚态介质。вΧ员呓缣跫闹匾R览担跃体制备各种微观介观器件都有重要的实际应用价值。自从年⒈了著名的文章阐明量子场零点能的可观测效应之后【浚て诘难芯糠⒄梗вσ丫晌R桓龆嘟徊嫜Э频目翁狻K诠惴旱奈锢砹煊蚶锩姘缪葑重要的角色孔映÷邸在其中主要有三个主要应用:在量子色动力学的袋模型中计算夸克和胶子的芰慷哉搴俗幽芰康墓毕祝惶峁┒钔馕中起着重要作用。焯逦锢砗陀钪嫜АS蒀效应诱导出来的真空极化效应驱动宇宙的暴涨过程。这方面的研究主要集中在非平庸时空边界条件对в的影响。游锢怼3こ痰腃相互作用对原子能级产生修正。近年来效应的一个研究热点就集中在原子和腔结合起来的腔量子电动力学中。锢怼6訡效应的具体计算涉及到对真空能量的正规化和重正化的问题,具体的数学技术主要是函数和热核展开。另一方面,从年实验上实现了玻色爱因斯坦凝聚骩】,冷原子系统的实验技术在可控制性、精确性方面达到了一个前所未有的高度。人们除了研究冷原子系统本身的各种性质之外,纷纷利用冷原子系统做为一个平第乱
台,模拟其它物理领域的各种重要效应,包括凝聚态系统的各种多体效应、量子场论的各种规范场效应【】。本课题