三腿梯子上硬核玻色-哈伯德模型的量子蒙特卡罗研究

运用集团平均场和密度矩阵重整化群方法得到三腿梯子中玻色-哈伯德模型基于z方向密度交错排布的超固体相,比单层三角晶格多一种超固体.然而平均场超流序参量没有考虑超流的方向,这种超固体的本质有待于进一步探索.本文运用可靠的有向圈随机序列展开量子蒙特卡罗方法模拟了三腿梯子上硬核玻色-哈伯德模型,通过测量层内和层间的结构因子和超流刚硬度,发现系统具有密度ρ=1/2的固体,增加量子隧穿后,z方向不存在超固体.计算结果有助于冷原子实验寻找新的量子相.     

一维准无序光晶格中硬核玻色气体的量子相变

文章研究处于一维准无序光晶格中的超冷玻色气体,主要研究非对角无序强度对强排斥相互作用极限下即硬核玻色气体的基态性质的影响。基于非对角Aubry-André模型,采用严格的数值计算方法,给出了硬核玻色气体的多体基态波函数。超流因子的计算结果表明,随着无序强度的增加,系统基态会发生从超流态到玻色玻璃相的量子相变。此外,计算了单粒子密度矩阵、自然轨道及其占据等物理量来进一步刻画系统基态量子相的性质。     

任意子在一维光晶格上的超固体相

任意子是一种具有统计性质介于玻色子和费米子之间的粒子,光晶格上的任意子哈伯德模型具有丰富的量子相,比如动量分布非对称的超流相和配对超流相。文章考虑了任意子之间的排斥相互作用,运用平均场理论研究一维光晶格上的扩展任意子哈伯德模型,给出了系统经典极限相图,以及改变任意子系统相位因子时超固体在参数空间的分布。运用密度矩阵重整化群方法,计算了结构因子和动量随密度和波矢k变化的分布图,发现两者在某些区间同时具有尖峰,表明系统有超固体。此外,计算了不同密度下尺寸为16,24和48的结构因子并对其进行有限尺寸标度,发现在热力学极限下超固体相仍然存在。     

黑洞背景下轴子物质密度分布的研究

本文研究了不同黑洞背景下轴子物质密度的分布,推导了弯曲时空中玻色子的波函数方程.分别计算了带电黑洞背景下和dilaton黑洞背景下的轴子密度分布,讨论了黑洞质量与电/磁荷对轴子密度的影响,分析了化学势?对轴子密度的重要作用.结果发现密度呈单调下降或振荡减小,?0对应高密度的超流态,?0描述低密度的正常态,这表明黑洞背景下可能形成高密度的轴子有序态.另外,计算了de-Sitter黑洞背景中轴子的渐进关联函数,还讨论了宇宙常数和化学势对关联函数的影响.     

光晶格中三维自旋-轨道耦合费米气体的热力学性质

应用平均场理论研究了立方光晶格中三维自旋-轨道耦合费米气体的热力学性质。通过求解能隙方程和粒子数方程,讨论了自旋-轨道耦合对超流序参数、超流转变温度、等温压缩系数和热力学熵的影响,发现了不同于连续系统的反常行为。当平均占据数接近半满填充时,自旋-轨道耦合会抑制超流的形成,导致超流转变温度降低、等温压缩系数减小、热力学熵增大。这与在连续系统中自旋-轨道耦合总是促进超流的形成,导致超流转变温度升高、等温压缩系数增大、热力学熵减小的结论有明显不同。研究还发现在BCS(Bardeen-Cooper-Schrieffer)极限情况下,等温压缩系数跟态密度成正比,因而可通过测量等温压缩系数作为系统是否发生Mott绝缘相变的一个判据。此外,还发现在正常相熵随自旋-轨道耦合强度的变化规律跟超流相正好相反。     

一种求解Bose-Hubbard模型的简单方法

针对描述晶格中多体相互作用玻色子体系的Bose-Hubbard模型,首先计算相互作用能与跳跃能比值趋于无穷大和趋于零两种极限的基态,分别得到了莫特绝缘态和超流态两个量子相。其次利用平均场近似引入超流序参量,通过二阶微扰解析计算基态能量,从而得到体系从超流态到绝缘态的量子相变的边界方程。最后通过数值软件求解边界方程得到Bose-Hubbard模型的相图。该求解BoseHubbard模型的平均场方法不仅能够得到完整相图,而且整个过程物理图像清晰、简洁明了便于理解。     

一维光学晶格中自旋轨道耦合的超冷费米气体

利用密度重整化群方法研究了自旋轨道耦合与Zeeman场同时存在时一维光学晶格中超冷费米气体的相变。研究发现,当只考虑Zeeman场时,Zeeman场的引入会使系统原有的超流态发生极化,而原有的绝缘态却不会发生极化。当只考虑自旋轨道耦合时,自旋轨道耦合的引入会使系统原有的绝缘态发生相变,使绝缘态变为超流态,而原有的超流态却不会发生相变。当两者同时存在时,自旋轨道耦合会压缩FFLO态并扩张超流态,而且会改变极化率。     

高速电机电磁轴承的支承刚度研究

分析了电磁轴承支承刚度与系统结构参数以及气隙静态偏置磁通密度的关系。利用有限元法分析了电磁轴承内的电磁场,得到了气隙静态偏置磁通密度和电磁轴承内的等磁位线分布,在此基础上计算了高速电机的支承刚度,并证明了电磁轴承支承刚度的各向同性,为高速电机电磁轴承设计提供了依据。     

木结构螺栓连接的力学性能分析

木结构中螺栓连接具有半刚性特性,连接性能对结构的力学性能影响显著。为解决螺栓连接初始刚度的计算问题,本文基于弹性地基梁理论推导出连接刚度的计算方法。弹性地基梁理论中的地基模量对应于木材的销槽承压刚度,本文对樟子松和东北落叶松销槽承压试验结果进行回归分析,通过全干相对密度和销直径两个变量,提出顺纹和横纹受力下的销槽承压刚度经验公式。结果表明:螺栓连接试验所得初始刚度与计算值吻合良好,验证了弹性地基梁理论刚度计算方法的正确性和适用性。试验结果表明承载能力极限状态下的螺栓连接刚度约为初始刚度的2/3,与欧洲规范Eurocode 5的相关规定相符。本文提出的螺栓连接荷载-位移曲线数学模型可为整体结构的抗侧性能分析提供依据。     

光学晶格中一维排斥费米气体的超流特性

利用密度重整化群研究了在粒子数小于半填充时一维光学晶格中费米子气体的超流特性.研究发现当格点总数N<22,排斥相互作用强度大于临界值时,粒子的束缚态会对应着费米系统在势阱中心产生的Mott绝缘态,边缘则为超流态.而当格点总数增大时,上述结论会有所不同.增强排斥相互作用首先出现的负的两粒子束缚能只能说明系统此时处于超流态,但是并没有相应的Mott绝缘态,只有当排斥作用足够强时才会有Mott绝缘态的出现,上述讨论进一步改善了文献[5]的结论.     

Superfluid density of two-dimensional weakly interacting boson system at zero temperature

We compute the superfluid density of a two-dimensional boson system with weak two-body repulsive interactions at zero temperature using one-loop perturbation theory in the weak coupling region. The boson fields are taken to be in continuum form in real space, and the interactions are approximated by a δ function of the distance between the bosons. We find that the one-loop fluctuations slightly decrease the superfluid density of a classical level. The superfluid density is approximated by the condensate density multiplied by the mass of the boson particle.     

克尔非线性黑体中光超流态的研究

研究了克尔非线性黑体中一种新的光超流态.研究表明:非线性黑体中具有相反波矢和旋量的裸光子结合成对,未成对的裸光子则转换成一种新的准粒子--非极化激元;光子对系统是一个超流态,而非极化激元系统是一个正常流态.正常流态的光谱能量密度和辐射压强都比普通黑体大并且随温度单调增加.在理论上证明了克尔非线性黑体中光超流态的存在并给出了测量这种光超流态的方法.     

超流费米原子气体的动力学自旋结构因子的研究

主要计算了处于Bose—Einstein-Condensation·Bardeen-Cooper-Schrieffer（BEC—BCS）过渡区的超流费米原子气体的动力学自旋结构因子，并研究了它与频率的依赖关系．发现当波矢q处于（0．05kF，kF）范围内时，在小于超流能隙值的频率范围内动力学自旋结构因子会呈现一个峰．我们认为这个峰是由超流能隙下的自旋激发造成的．     

A universal scaling relation in high-temperature superconductors

Since the discovery of superconductivity at elevated temperatures in the copper oxide materials there has been a considerable effort to find universal trends and correlations amongst physical quantities, as a clue to the origin of the superconductivity. One of the earliest patterns that emerged was the linear scaling of the superfluid density (rho(s)) with the superconducting transition temperature (T(c)), which marks the onset of phase coherence. This is referred to as the Uemura relation, and it works reasonably well for the underdoped materials. It does not, however, describe optimally doped (where T(c) is a maximum) or overdoped materials. Similarly, an attempt to scale the superfluid density with the d.c. conductivity (sigma(dc)) was only partially successful. Here we report a simple scaling relation (rho(s) proportional, variant sigma(dc)T(c), with sigma(dc) measured at approximately T(c)) that holds for all tested high-T(c) materials. It holds regardless of doping level, nature of dopant (electrons versus holes), crystal structure and type of disorder, and direction (parallel or perpendicular to the copper-oxygen planes).     

Evidence for superfluidity of ultracold fermions in an optical lattice

The study of superfluid fermion pairs in a periodic potential has important ramifications for understanding superconductivity in crystalline materials. By using cold atomic gases, various models of condensed matter can be studied in a highly controllable environment. Weakly repulsive fermions in an optical lattice could undergo d-wave pairing at low temperatures, a possible mechanism for high temperature superconductivity in the copper oxides. The lattice potential could also strongly increase the critical temperature for s-wave superfluidity. Recent experimental advances in bulk atomic gases include the observation of fermion-pair condensates and high-temperature superfluidity. Experiments with fermions and bosonic bound pairs in optical lattices have been reported but have not yet addressed superfluid behaviour. Here we report the observation of distinct interference peaks when a condensate of fermionic atom pairs is released from an optical lattice, implying long-range order (a property of a superfluid). Conceptually, this means that s-wave pairing and coherence of fermion pairs have now been established in a lattice potential, in which the transport of atoms occurs by quantum mechanical tunnelling and not by simple propagation. These observations were made for interactions on both sides of a Feshbach resonance. For larger lattice depths, the coherence was lost in a reversible manner, possibly as a result of a transition from superfluid to insulator. Such strongly interacting fermions in an optical lattice can be used to study a new class of hamiltonians with interband and atom-molecule couplings.     

用小波分析轨道刚度变化对轴箱加速度的影响

钢轨，轨下垫层，道床的状态对客车的运行具有很大的影响，也是最主要的三个因素，据此运用车辆－轨道垂向系统统一模型对不同轨道刚度情况下引起的车辆和轨道响应进行仿真计算，并对计算结果进行小波分析和功率谱处理，主要分析了钢轨，轨下垫层，道床刚度的变化对客车轴箱加速度的影响，同时对用客车轴箱加速度的变化反推道床的刚度状态进行了探索，结果表明，小波分析在检测道床状态中显示了其优越性。     

新型混合径向磁轴承结构及其磁力特性

针对当前永磁偏置径向磁轴承的永磁磁路的磁通密度低,磁力小,缺乏自稳定的问题,提出一种应用于立式轴流泵的新型混合径向磁轴承结构.应用分子电流法及虚位移定理建立新型混合径向磁轴承承载力的非线性模型及其线性化方程,分析得出新型径向混合磁悬浮轴承在径向某个自由度上具有自稳定的特点,且永磁轴承可以减小系统总的位移负刚度.研究结果表明,采用Halbach阵列结构后,混合磁轴承气隙的磁通密得到很大提高.电流刚度和位移刚度与平衡点的初始电流及初始间隙密切相关,在平衡位置附近电流刚度和位移刚度呈线性变化,当气隙增大时仍保持较好的线性度,而当气隙减小时呈现一定的非线性特性.     

体外预应力加固混凝土简支梁的反拱挠度分析

为了在施加预应力阶段准确地计算混凝土梁的反拱挠度,在计算过程中将混凝土梁的抗弯刚度分为有裂缝抗弯刚度和裂缝闭合抗弯刚度.试验采用6根体外预应力加固混凝土简支梁进行研究,先将混凝土梁加载至一定裂缝宽度,再进行体外预应力加固.在试验过程中发现,从张拉预应力初始阶段到张拉预应力结束,由于混凝土梁裂缝的逐渐闭合,混凝土梁的抗弯刚度是逐渐增大的.通过对混凝土梁的截面分析,将混凝土梁的抗弯刚度分为有裂缝抗弯刚度和裂缝闭合抗弯刚度,提出了体外预应力加固混凝土简支梁反拱挠度的计算方法,并用试验结果与计算公式的计算值进行了对比分析,结果表明,计算结果与试验结果吻合较好.