表象变换在解决自旋系统量子多体问题中的应用

介绍粒子数表象和角动量表象在解决F=1的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体基态量子特性问题中的综合应用。把表象变化推广到由两种代表性的原子87 Rb和23 Na组成的旋量BEC混合物系统中(简称自旋1+1系统),并用严格对角化数值方法研究受外磁场影响的情况。发现在研究反铁磁23 Na原子形成的自旋单态的特性时,如果在其中参杂大量的铁磁性原子(87 Rb),则会有更新的研究价值。铁磁原子的集体行为相当于提供了一个稳定均匀背景,有效地延缓和阻止了23 Na原子中粒子数分布和量子涨落随磁场的快速突变,为实验上观察到"破碎凝聚态(fragmented state)"提供了可能。     

自旋F=1旋量凝聚体中的自旋压缩

介绍自旋F=1旋量BEC中特有的自旋压缩问题。首先介绍了传统自旋压缩的基本概念,回顾研究压缩问题的基本方法,并将其推广到自旋-向列压缩(spin-nematic squeezing)。其次介绍粒子数表象中自旋-向列压缩的研究方法,揭示自旋压缩和二阶关联函数的关系。最后利用实验可行的参数,数值模拟23 Na原子BEC中的自旋-向列压缩现象,及向列张量压缩随外场的变化规律。     

不同方向缺陷磁场对量子自旋体系纠缠和信息传输的影响

为了提高信息传输的保真度,研究了缺陷磁场对自旋系统中纠缠和保真度的作用,讨论了不同方向缺陷磁场、温度、各向异性作用对纠缠和量子通讯的影响.研究发现,由z方向的磁场诱导的纠缠一般较x方向磁场诱导的纠缠大.z方向磁场和x方向磁场对保真度的影响具有竞争作用,反铁磁系统更适合于信息的传输.     

正则Ward恒等式和量子守恒律

构造了旋量电动力学的规范变换生成元,用Faddeev-Senjanovic路径积分量子化方法给出系统Green函数的相空间生成泛函,导出了正则Ward恒等式,最后给出了该系统的量子守恒律.     

镜面反射对称性引起的自旋宇称效应

具有绕z轴的M重对称性和时间反演对称性系统的哈密顿量可以导致自旋宇称效应 ,给出了源于镜面反射对称性的自旋宇称效应的纯量子力学理论 ,并与源于绕z轴二重对称性导致的自旋宇称效应作了比较。结果表明 ,系统具有镜面反射对称性也是导致自旋宇称效应的原因。     

自旋相干态法研究自旋轨道耦合BEC系统的基态性质

文章采用自旋相干态的方法研究自旋轨道耦合玻色爱因斯坦凝聚(BEC)系统的基态性质,在自旋相干态表象下把系统的哈密顿量对角化,由变分法求出系统的基态能谱、原子布居数和光子数,从而得到系统的量子相变,与Holstein-Primakoff方法所得的结果一致.     

镜面反射对称性引起的自旋宇称效应

具有绕z轴的M重对称性和时间反演对称性系统的哈密顿量可以导致自旋宇称效应，给出了源于镜面反射对称性的自旋宇称效应的纯量子力学理论，并与源于绕z轴二重对称性导致的自旋宇称效应作了比较，结果表明，系统具有镜面反射对称性也是导致自旋宇称效应的原因。     

耦合表象下求解电子自旋体系问题的再讨论

讨论了两个自旋为h/2的电子的能级,本征波函数的求解及粒子处于z轴上的概率问题.通过两种不同的的方法得到了粒子处于z轴负方向上的概率,加深了对耦合表象下两个电子自旋性质的掌握,拓宽了量子力学的理论计算的思路.     

Dzyaloshinskii-Moriya相互作用对自旋S=1的Heisenberg模型热力学性质的影响

应用二自旋集团平均场近似的方法,研究了外磁场中简立方格子上具有Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用对自旋.S=1量子Heisenberg模型热力学性质的影响,得到了该系统的相图和磁化强度随温度变化的曲线.结果表明,所研究的系统存在三临界点.系统的这种临界行为可以解释为交换耦合作用与DM相互作用之间相互竞争的结果.     

自旋与统计

本文讨论自旋与统计的关系。内容分为三部分:(1)由相对论的因果律和一些别的原理导出場的协变对易规则;(2)说明旋量場的量子化必须用反对易子,张量場的量子化须用对易子;最后,由上述的讨论给出几个值得进一步探讨的问题。     

Fateev-Zamolodchikov量子自旋链的潜藏定域规范不变性

本文详细研究了自旋1 Heisenberg XXZ 模型(Fateev-Zamolodchikov 模型)的潜藏定域规范不变性.我们发现,与自旋1/2的情形相类似,该模型允许Abel U(1)规范变换,且其能谱在规范变换下保持不变,而其本征矢却与规范变换明显相关.     

多端口二维电子气输运特性研究

运用表面格林函数方法研究在多端口二维电子气系统中加入自旋轨道耦合的热电效应-自旋能斯特效应.数值计算表明:当Rashba与Dressehaus自旋轨道耦合强度取值不一样时,就会出现自旋能斯特效应,且随磁场的倒数呈现一系列的振荡结构,同时随着自旋轨道耦合强度的增大或磁场的减弱而增强.     

论磁场与自旋和新同位旋的关系——电流为什么产生磁场?

本文根据粒子的电荷二旋量理论,通过自旋和同位旋的分析,确立了磁场和自旋与新同位旋之间的关系,论证了电流产生磁场的原因,讨论了粒子的自旋是否随速度反向而反向和电流的磁场是否破坏宇称守恒等问题。     

横场下Ising变磁体的基态性质

采用平均场理论研究了横场下双子晶格Ising变磁体的基态磁性质,计算了基态能量、纵向交错磁矩、纵向磁化率、横向磁矩等重要物理量·分别计算了施加不同横向磁场Ω时纵向交错磁矩ms,z0,纵向磁化率χt,z0和横向总磁矩mt,x0随纵向磁场的变化·结果表明,横向磁场的作用使系统的自旋由与平面垂直方向朝着与平面平行方向偏转,从而阻碍了自旋沿与平面垂直方向的反转·给出了纵向磁场h与横向磁场Ω平面的基态相图,确定了三相点的位置为hi=0 3578,Ω=0 7156·计算表明,在横向磁场较小而纵向磁场较大时,系统发生一级相变;在横向磁场较大而纵向磁场较小时,系统发生二级相变;横向磁场对Ising变磁体的基态...     

高阶微商系统中Chern-Simons理论量子水平的分数自旋与分数统计性质

在（2+1）维时空中,对高阶微商系统中含Hopf项和Maxwell-Chern-Simons项O(3)非线性σ模型的量子分数自旋和分数统计性质进行研究,利用约束Hamilton系统的Faddeev-Senjanovic路径积分量子化方案,对该系统进行量子化,由量子Noether定理给出了量子守恒角动量,说明了在量子水平上该系统具有分数自旋性质,并讨论了高阶微商项的影响.     

激光对负离子光剥离截面影响的研究

利用半经典理论,计算了激光极化方向对氢负离子在金属面附近光剥离截面的影响.结果表明,在临界能量范围内氢负离子的光剥离截面发生了较大的变化.与激光极化方向沿z轴时的光剥离截面相比,截面的振荡幅度随激光极化方向与z轴夹角的增大而减小,振荡频率没有发生变化.结果对于研究负离子体系在界面附近的光剥离问题具有一定的参考价值.     

S＝1铁磁模型中阻挫和各向异性引起的量子相变

利用密度矩阵重整化群(density matrix renormalization group,DMRG)方法研究近邻作用为铁磁耦合、次近邻为反铁磁耦合的一维S=1的各向异性海森堡自旋模型.计算了该系统的基态能、z轴自旋关联函数和面内自旋关联函数.结果表明:各向异性值Δ和阻挫α的相互作用使得系统基态发生相变;在低阻挫区域,Δ>1时系统为铁磁相,0<Δ<1时基态处于自旋液体相;在阻挫较大的区域,自旋关联函数随距离的增大呈现指数函数形式衰减,且具有周期振荡特征,与自旋S=1/2的结果形成鲜明的对比.     

圆盘形双层膜系统中的交变逆自旋霍尔效应

以铁磁体Py与顺磁金属Pt构成的圆盘形双层膜系统为研究对象,在垂直于界面的磁化建立后,沿盘面的激发场可以泵浦自旋流从铁磁体进入顺磁金属,由于逆自旋霍尔效应,发现系统中不存在直流电压,只存在交流电压。通过沿不同方向的测量可以区分逆自旋霍尔效应诱致的交流电压和激发磁场自身诱致的交流电压。计算了逆自旋霍尔效应诱致的交流电压大小和激发磁场自身诱致的交流电压大小对外磁场的依赖性,发现在铁磁共振时,逆自旋霍尔效应诱致的交流电压大小达到最大,而偏离共振磁场后,交流电压大小很快衰减;而激发磁场自身诱致的交流电压大小随外磁场的增大而增加。其次,研究了在不同位相差下,在垂直于激发场方向总的交流电压大小对外磁场的依赖性,发现交流电压大小随着两者之间相位差的变化在共振点附近变化很明显;进一步在共振点附近,计算了总的交流电压大小对相位差的依赖性,发现相位为0时,交流电压达到最大;而相位为π时,交流电压达到最小。最后,文章还计算了交流电压大小对激发功率的依赖性,发现不同于直流电压与激发功率P成正比的情况,两种类型的交流电压都与P~(1/2)成正比。     

量子化反常霍尔效应及其研究进展

量子反常霍尔效应是在没有外磁场的情况下由自发磁化导致的量子化霍尔电导效应,其物理本质是自发磁化和自旋轨道耦合相互作用共同导致的拓扑非平庸的电子结构.因为此效应使用的是电荷流,更容易与现有的电子学技术兼容,它将推进新一代低能量消耗晶体管和电子学器件的发展.介绍了量子化反常霍尔效应的发展历程、产生机理,及其目前的研究进展.     

Tb_(0.3)Dy_(0.7-x)Pr_x(Fe_(0.9)Al_(0.1))_(1.95)合金的磁性、磁致伸缩和穆斯堡尔谱

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95(x=0,0.1,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中稀土元素Pr替代Dy对磁性、磁晶各向异性、磁致伸缩和穆斯堡尔谱的影响.对磁化强度和磁致伸缩的测量发现,少量Pr替代有助于降低磁晶各向异性;随着替代量x的增多磁致伸缩减小,x>0.2时超磁致伸缩效应消失.然而,x=0.1时合金的磁致伸缩略大于没有替代的,而且磁致伸缩随磁场更易趋于饱和;同时发现,随着Pr替代量x的增加,饱和磁化强度和Curie温度单调下降,而内禀磁致伸缩急剧增大.多功能磁性测量系统PPMS的研究和Mossbauer效应表明,随着Pr含量的增加,合金中的易磁化轴可能在{110}面上绕主对称轴作微小转动,发生自旋重取向.与Al元素替代效应相比,Pr替代Dy对自旋重取向的影响相对较小.