压缩真空中理想-玻色爱因斯坦凝聚体杂质间的相互作用

应用Riemann Zeta函数研究一维压缩真空中理想玻色\|爱因斯坦凝聚体杂质间的Casimir效应, 计算了真空压缩态下系统的Casimir能量和杂质间的Casimir力, 并讨论了Casimir力和压缩系数与杂质间距离的关系.      

增大压缩量的一种方法

本文讨论了m光子Fock态和压缩真空态构成的迭加态场的量子统计性质,结果表明;这种迭加态中场正交相算符涨落比压缩真空态中的压缩涨落更低,而同时场强比压缩真空态的场强为强.     

介观含源耦合电路中的量子力学效应

通过对无耗耦合含源介观电路的量子化和体系哈密顿量的对角化,计算了压缩真空态下和含源电路基态下电荷、电流的量子涨落。结果表明,介观耦合电路中存在量子力学效应,每一回路的量子涨落除决定于回跟自身参量外,还决定于另一回路的电学参量,即两回路中的量子涨落是相互关联的;此外,量子涨落与电路所处的状态密切相关。     

Casimir效应与量子真空

荷兰物理学家Hendrik Casimir于1948年提出存在一种Casimir力——当计算两个互相平行的不带电导体板之间的能量时,电磁真空边界环境造成两板互相吸引。在经典物理中对两板的作用力不会发生,因此这纯粹是一种量子效应。Casimir效应为"量子真空是一种物理实在"提供了直接的显示和证明。按照量子力学(QM)中的零点能(ZPE)理论,两平行金属板中场的每个模式对每块板都产生一定的压强;这种已由实验证明其存在的力使两板靠近。基本原因在于:虽然零点能(ZPE)不能直接计算和测量,但置入两板前后的能量差值却可由计算和测量而确定,即得到Casimir能Ec。Casimir效应使真空能(或者说真空电磁场)的存在成为可观察的效应。在这里"真空"一词是指物理真空,而非工程技术的真空。可以认为真空中放置双板后改变了真空的结构,故有两种真空:板外的常态真空或自由真空,板间的负能真空,后者的折射率小于1(n1)。对于与板垂直的电磁波传播而言,真空中的光速并不相同,变化量(△c/c)约为1.6×10~(-60)d~(-4),故当d=10~(-9)m时△c=10~(-24)c。因此量子电动力学双环效应,会使电磁波的相速和群速大于真空中光速c。虽然超光速的量很小,但却提升了对原理的兴趣。从1948年至今,70年后Casimir力仍然令人惊奇。Casimir效应的普遍性使其获得了广泛应用,本文从理论和实验方面的论述提供了对现象的深刻理解。     

反绝热极限下MX链晶体中的量子晶格涨落效应:费米子自旋1/2态

相转变和对称破缺电荷密度波态的稳定性等物理特性决定于ＭＸ链系统的准一维、电子跃迁、电子－声子耦合和电子－电子相互作用。为讨论费米子自旋态ＭＸ 链系统的量子晶格涨落效应,从紧束缚Ｈａｍｉｌｔｏｎｉｓｎ模型出发,在反绝热极限条件下,采用Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ近似,对ＭＸ链系统的电荷密度波序参量,绝缘相能隙,基态能量等进行了研究,并得到确定绝缘相能隙的自洽解方程。计算结果表明,在反绝热极限条件下,绝缘相能隙随电声子耦合强度的增大而增大,当电声子耦合强度达到临界值时,系统发生二聚化相变。     

热激发态下介观互感电容耦合双谐振电路的量子涨落

对介观互感电容耦合电路作双模耦合谐振子处理,将其量子化.通过线性变换,将体系的哈密顿量对角化.给出了体系的本征能谱,利用热场动力学(TFD)的方法,研究了热激发态、热压缩真空态、热真空态及真空态下回路中电荷和电流的量子涨落.结果表明:电荷电流的量子涨落不仅和电路自身的参数、彼此的耦合程度有关,而且还和激发量子数、压缩度、压缩角及环境温度有关,并且随温度的升高而增大.     

链间耦合对聚乙炔中量子晶格涨落和空间结构稳定性的影响

在Ｓｕ－Ｓｃｈｒｉｅｆｆｅｒ－Ｈｅｅｇｅｒ（ＳＳＨ）哈密顿量的基础上，加上链间电荷转移项，考虑链间耦合对聚乙炔中量子晶格涨落和空间结构稳定性的影响。考虑了链间耦合作用后，不同的链间结构具有不同的能量。对于能量低的结构，链间耦合将导致孤子禁闭，从而抑制量子晶格涨落。对于能量高的结构，链间耦合将导致孤子扩散，从而加大量子晶格涨落。     

强耦合电子-声子系统的非绝热量子涨落特性

对于强或中等耦合的电子-声子系统提出一个新的相关状态波矢来研究由电子的运动和密度涨落引起的非绝热声子涨落对系统基态、测不准关系、电荷密度波有序、极化子稳定性和声子阶段有序特征等的影响. 这个新状态波矢表征了系统中出现的单声子相干态, 双声子压缩态和极化子状态及其它们之间的相关或压缩-反压缩效应. 它导致了系统的基态能量的大大降低, 极化子束缚能的显著增加, 压制了电子能带变窄效应的减弱趋势及电荷密度波有序、声子模的量子涨落、增强了声子的坐标和动量的量子测不准性. 研究证明这个与众不同的新波矢对中等和强耦合的电子-声子系统是非常正确和适用的.     

能量守恒的悖论与辨析

对宇宙间最小的超微观物质粒子——单奇子的特性进行了分析,指出单奇子的虚、实两态性是造成物质粒子波粒二象性和量子纠缠现象的根本原因,单奇子的正、反、虚、实过度互变是时空对称性破缺的根源,单奇子实态向虚态的不同程度的转换则奠定了超光速运动的能量基础并揭示了信息态能量(即真空能)的物理实质。在对信息态能量开放的物质体系内,由于信息态能量的渗入,经典的能量守恒定律不再成立。任何提取真空能的物理过程最终都可归结为对单奇子的信息态能量的提取和利用,都是以产生信息态能量为前提的。只要采取措施,使单奇子的实态时间缩短、虚态时间延长,就可获得信息态效应能量——真空能。     

Fock态下介观电容耦合阻尼双谐振RLC电路的量子涨落

将介观电容耦合阻尼电路作双模耦合阻尼谐振子处理,使其量子化,通过3次幺正变换,将体系的哈密顿量对角化,并给出了体系的本征能谱.研究了Fock态、真空态下回路中电荷和电流的量子涨落.     

有质量phantom场的Casimir效应

近年来,phantom场受到许多宇宙学学者的关注.研究了狄利克雷边界条件下有质量phantom场的Casimir效应,利用Abel-Plana公式,得出了狄利克雷边界条件下有质量phantom场的Casimir能量和Casimir力,表明phantom场的Ca-simir能量和Casimir力是分段均匀的,当质量趋近于零时,其结果回到无质量phantom场的情形.     

D+1维闵可夫斯基时空中p维超立方体腔内卡西米尔自由能的正则化(英文)

重新考虑了D+1维闵可夫斯基时空中p维超立方体腔里的标量场的热卡西米尔效应.经过标准的量子场论方法处理后,热卡西米尔自由能可以分为零温部分和有限的与温度有关的部分.在此前的一些文献中,由于含温度的部分自身是有限的,这部分的正则化被忽视了,而无穷远处卡西米尔能量的收敛性以及卡西米尔力的消失又要求对这部分进行正则化.利用Zeta函数方法和Abel-Plana公式,严格推导了自由能零温部分和含温部分的正则化.在D=3,p=1和D=p=3的情况下准确地恢复了文献中平行板和三维盒子的结果.并且给出了卡西米尔自由能高温(大间隔)和低温(小间隔)展开的精确表达式,并由此验证了在零温和含温两部分自由能都正则化后,对于不同的边界条件,在无穷远处卡西米尔力总是趋于零.     

负能量研究：内容、方法和意义

本文首先指出物理参数的正和负是自然界对称性机制之一,其次回顾了自由电子理论中的负能态;然后讨论了自然界存在负质量和负能量的可能性。1928年P．Dirac最先提出了负能概念,它已广泛应用于物理学的各个领域。本文仅讨论近年来的实验和理论进展。在现代物理学中通常认为真空应依照实际存在量子场的零点能而理解,例如把Casimir能（Ec）看作量子化的电磁场的真空能在提供边界时所造成的——当把双平行板介入到真空中,板间内能减小,能量的变化使Ec〈0,即得到负能量。负能量是量子物理学的重要概念之一,其时真空被看成折射率小于1（n〈1）的媒质。在Hawking理论中,实、虚粒子都可携带负能,不过这观点尚有待实验证明。另一方面,在人类实验室中制造负能量也是可能的,办法如利用Casimir效应,利用负群速,或利用超材料。最后,本文指出众多超光速效应与负能量相关,这对超光速研究提供了更深刻的理解。     

两维整体单极黑洞时空中的Casimir效应

 两维整体单极黑洞事件视界附近的一个薄层作为Casimir型系统,得到了在Boulware真空、Hartle-Hawking真空和Unruh真空的能动张量.这些值都是在满足Dirichlet边界条件的无质量标量场中得到.应用Wald公理得到了用通常的正规化方法得到的结果.同时,计算了在渐进平直时空下的能量、能量密度和作用在Dirichlet边界上的压强,并由能量得到了Casimir力.     

三能级原子-场系统中原子的偶极平方压缩

研究了三能级原子与单模辐射真空场相互作用中原子的偶极平方压缩效应.运用数值计算方法讨论了辐射场与原子的2种耦合常数的相对大小以及原子的初始相干性对原子偶极平方压缩的影响.研究结果表明若初始原子处于基态或最高激发态,则相互作用系统在演化过程中不会出现原子的偶极平方压缩效应;当初始原子处于基态与最高激发态的相干叠加态时,系统在演化过程中可出现原子偶极平方压缩效应;原子偶极平方压缩的深度由反映初始原子相干性的位相因子决定;在其他条件一定时,若初始原子处于最高激发态的几率为1/4而处于基态的几率为3/4,则原子可呈现最佳偶极平方压缩效应;当辐射场与原子的2种跃迁耦合常数均不为0时,压缩量呈周期性变化;压缩量变化的周期由2种跃迁耦合常数的相对大小决定.     

一维非均匀介质中Casimir stress的收敛性

文章基于Lifshitz理论,在现有计算Casimir stress的规范化方法基础上,对之做进一步的数学演绎来研究一维情况下Casimir stress的收敛性. 通过分析电磁场格林函数的Galerkin变分方程,文章严格地证明并得出结论:在现有的Lifshitz公式理论体系及常规的规范化方法下,只要介质中某处的介电常数ε或磁导率μ的一阶导数不为零,Casimir stress在这些导数非零处就是发散的. 该研究成果证明了现有的常规规范化方法不适用于非均匀介质,为改进现有物理模型和寻找新的适用于非均匀介质的规范化方法提供了理论参考.     

虚光子初探

不可直接观测的光子被称为虚光子。在量子电动力学(QED)中,真空态是以能量21ω和动量21→k为标志的,并指出真空能会在一个吸引力(Casimir力)作用下使两个互相平行的导体板有靠近的趋势。在一般情况下,要了解虚光子必须先全面了解光子,但后者仍有许多问题有待解决,光的波粒二象性理论也有待研究和完善。零点能(ZPE)概念是经典物理与量子物理的重要区别之一,并不能否定;但在近年来的研究中,物理学家用光子作为振荡源的随机分布,或用标量场及场的Green函数径迹,可顺利完成对Casimir力的推导。虽然多年来人们援引Ca-simir效应作为量子场的ZPE是实际存在的迹象,但令人惊奇的是不用零点起伏(甚至不用真空)也能导出Casimir的结果,亦即ZPE不在计算中出现。换言之,对Casimir效应描述而言ZPE是启发性的辅助计算手段,但并非必要条件。这就留下了深层的疑问——ZPE为何缺乏真实存在的实验证据?消失态在电磁环境中是常见的,基本特点是场强随距离增大而指数地减小,并在传播方向上无相移。可以认为消失态具有虚的波矢量。已有若干研究工作显示,由QED表述的虚光子特性在一些消失模实验中被观察到。因而从物理意义上提出了...     

Strong dispersive coupling of a high-finesse cavity to a micromechanical membrane

Macroscopic mechanical objects and electromagnetic degrees of freedom can couple to each other through radiation pressure. Optomechanical systems in which this coupling is sufficiently strong are predicted to show quantum effects and are a topic of considerable interest. Devices in this regime would offer new types of control over the quantum state of both light and matter, and would provide a new arena in which to explore the boundary between quantum and classical physics. Experiments so far have achieved sufficient optomechanical coupling to laser-cool mechanical devices, but have not yet reached the quantum regime. The outstanding technical challenge in this field is integrating sensitive micromechanical elements (which must be small, light and flexible) into high-finesse cavities (which are typically rigid and massive) without compromising the mechanical or optical properties of either. A second, and more fundamental, challenge is to read out the mechanical element's energy eigenstate. Displacement measurements (no matter how sensitive) cannot determine an oscillator's energy eigenstate, and measurements coupling to quantities other than displacement have been difficult to realize in practice. Here we present an optomechanical system that has the potential to resolve both of these challenges. We demonstrate a cavity which is detuned by the motion of a 50-nm-thick dielectric membrane placed between two macroscopic, rigid, high-finesse mirrors. This approach segregates optical and mechanical functionality to physically distinct structures and avoids compromising either. It also allows for direct measurement of the square of the membrane's displacement, and thus in principle the membrane's energy eigenstate. We estimate that it should be practical to use this scheme to observe quantum jumps of a mechanical system, an important goal in the field of quantum measurement.     

电磁场的寖渐施加撤除与能量算符(英文)

当电磁场(宀浸)渐施加并随后(宀浸)渐撤除之后,电磁场为零而矢势和标势仍可不为零。在这情形下必须用能量算符而不能用哈密顿量去计算系统处于一能量本征态的几率。在电磁场为零时势为零这种规范中,能量算符化为未扰动哈密顿量,这时能用通常的方法计算几率。