均匀重力场中弱相互作用费米气体的热力学性质

根据局域密度近似法,研究了均匀重力场中弱相互作用费米气体高于费米温度条件下的性质,得到了一些重要热力学量的一般解析表达式,分析了系统的粒子数和能量密度的空间分布规律。对均匀重力场中理想费米体系,均匀重力场中弱相互作用费米体系进行了比较,探讨了重力势场及粒子间的相互作用对体系性质的影响。     

谐振势中相互作用费米子的稳定性条件

在局域密度近似的框架内（其中气体在每一点都可以看成是局域均匀的）,得到谐振势中相互作用费米气体的能量密度.在这些表达式的基础上,研究了零温时约束气体的热力学稳定性条件,给出了一维、二维、三维系统稳定条件的解析表达式.此外,绘出了不同维度系统的稳定性相图.结果表明：在本研究中的所有维度中,在特定粒子数密度的条件下,排斥相互作用或无相互作用系统是稳定的.然而,对于吸引相互作用系统,只有在相互作用很弱的条件下,系统才是稳定的.对于一维和三维系统来说,相互作用强度的临界值与粒子数密度紧密相关,而对于二维系统而言,相应的临界值同粒子数密度不存在明显关联性.     

非简谐势阱中有相互作用的两组分简并费米气体的稳定性

研究非简谐势阱中有短程相互作用的两组分简并费米气体在平均场理论下的稳定性问题.运用变分法推导出在有效s波相互作用和有效p波相互作用下系统在非简谐势阱中的稳定性条件,讨论了势阱的非简谐性以及有效p波相互作用对超冷费米气体稳定性的影响.结果表明势阱的非简谐性以及有效p波相互作用对系统的稳定性会产生影响,并且会对粒子数密度的分布产生影响.     

弱简并理想费米,玻色气体绝热混合温度的变化

讨论了弱简并理想费米、玻色气体绝热混合时，气体粒子数密度的突变和连续变化引起的温度在量子范围内的突变和连续变化，结果表明：与气体粒子数密度有关的物理量，将随气体粒子数密度的变化而变化。     

有限粒子数理想费米系统的磁化率

根据弱磁场中理想费米气体(忽略轨道运动)的正则配分函数Z(N),导出粒子数N 的几率分布函数G(β,N )。运用统计平均方法,解析出有限粒子数理想费米系统泡利顺磁性平均磁化率的表达式。然后通过计算热力学极限下不同温度范围的磁化率pχ,得到不同温度范围内的有限粒子数理想费米系统泡利顺磁性平均磁化率的解析式。研究结果表明,有限粒子数理想费米系统的平均磁化率小于热力学极限下的磁化率,温度愈高,平均磁化率愈小;在低温条件下,磁场愈强,平均磁化率愈小;在高温条件下,磁场愈强,平均磁化率愈大。系统的粒子数N也对平均磁化率有直接的影响,粒子数N愈大,系统的平均磁化率愈大。     

一维均匀费米体系的有限温度性质

运用牛顿法数值求解了有限温度下一维费米体系Gaudin-Yang模型的热力学Bethe-ansatz方程,得到了相关热力学量的数值结果;给出了在排斥和吸引相互作用下粒子数密度随化学势和温度的变化,以及在排斥相互作用下压缩率、比热和Luttinger参数关于温度和化学势的图像.由此分析得到了均匀体系在量子临界区的性质.     

有限粒子数费米系统温度对顺磁性的影响

根据弱磁场中理想费米气体的粒子数N+的几率分布函数G(β,N+),运用理论解析与数值模拟相结合的方法,研究了有限粒子数理想费米系统的泡利顺磁性,给出了粒子数临界值和上界磁场的解析式,分析了温度和粒子数对顺磁性的影响.研究表明,温度趋于费米温度时,极限磁化率与平均磁化率的偏差减小;当温度高于费米温度时,极限磁化率与平均磁...     

极化率“几何平均值”分析与三维强关联费米子系统的相分离

提出用粒子数密度极化率的“几何平均”刻画强关联费米子系统的非高斯关联效应. 先用准高斯近似方法求出巨热力学势的参数方程表达形式, 再讨论一般热力学性质. 对称性幺正费米子系统的基态能量与理想无相互作用的基态能量的比值给出了普适常数 的定义, 利用准高斯近似方法得到的x = 4/9, 与部分实验或蒙特卡罗结果精确一致. 对于极化的幺正费米子基态, 物理化学势能通过一个非线性变换与无相互作用费米气体的费米动能相联系. 三维幺正费米子相分离的状态方程给出了临界极化比率dC与普适常数x的解析关系： dC = [1-（1-x ）6/5]/[1＋（1-x ）6/5]. 所得临界极化率dC ≈ 0.34与实验精确一致, 而且基态能量标度函数 与蒙特卡罗数值模拟行为符合.     

均匀重力场中弱相互作用费米气体的低温性质

根据半经典近似法和局域密度近似法,分别研究了均匀重力场中理想费米气体和弱相互作用费米气体的低温性质,得到了一些重要热力学量的一般解析表达式.对自由费米体系,均匀重力场中理想费米体系,均匀重力场中弱相互作用费米体系进行了比较,探讨了重力势场及粒子间的相互作用对体系性质的影响.     

幺正极限下的非均匀费米气体

基于局域密度近似(LDA),研究粒子数不对称的两组分费米气体在外场为谐振子囚禁势下的BCS-BEC过渡区域的热力学行为.研究了在幺正极限下(unitary limit)两个超精细态上相对原子数和温度发生变化时,化学势和局域粒子密度等随它们的变化关系,并给出了相图.     

Thermal stability conditions of a weakly interacting Fermi gas in a weak magnetic field

On the basis of the results derived from pseudopotential method and ensemble theory, thermal stability of a weakly interacting Fermi gas in a weak magnetic field are studied by using analytical method of thermodynamics. The exact analytical expressions of stability conditions at different temperatures are given, and the effects of interactions as well as magnetic field on stability of the system are discussed. It is shown that there is an upper-limit magnetic field for the stability of the system at low temperatures and there is an attractive dividing value at high temperatures. If attractive interaction is lower than the critical value, the stability of the system has no request for magnetic field, but if attractive interaction is higher than the dividing value, a lower-limit magnetic field exists for the stability of the system.     

广义不确定性原理下广义外势中n维理想费米气体的热力学性质

采用Thomas-Fermi的半经典近似,研究了广义不确定性原理下广义外势中n维理想费米气体的热力学性质.解析计算出平均粒子数、内能和热容等热力学量,给出了低温条件下上述热力学量及化学势、费米能和基态能的解析表达式以及考虑广义不确定性原理的修正项;在低温条件下,数值分析了外势与广义不确定性原理对铜电子气体及电子密度更高的电子系统热力学性质的影响,发现:1)考虑广义不确定性原理时,外势对电子系统的影响很大,使广义不确定性原理的修正项增加了6~11个数量级.2)粒子数密度越大、粒子质量越小,广义不确定性原理的影响越大.3)广义不确定性原理导致内能随温度的增加先增大,当温度升到某一数值时(对三维谐振势中的铜电子气体,T/T_(F0)~0.22)时,增值为0,温度再增加内能减少;热容随温度的增加减少;化学势、费米能和基态能随温度的升高而增大.     

相对论q形变理想费米气体的低温热力学统计性质

在q形变费米-狄拉克分布函数的基础上,研究了相对论q形变理想费米气体的低温热力学统计性质,得到了一些重要热力学量例如费米能,基态能,化学势,总能和热容量的解析表达式,揭示了q形变参数和相对论对系统性质的影响.结果表明:q形变导致了一些与正常的系统不同的新奇特性,另外,相对论费米系统的性质与非相对论系统的性质明显不同.     

相对论q形变理想费米气体的低温热力学统计性质

在q形变费米-狄拉克分布函数的基础上，研究了相对论q形变理想费米气体的低温热力学统计性质，得到了一些重要热力学量例如费米能，基态能，化学势，总能和热容量的解析表达式，揭示了q形变参数和相对论对系统性质的影响。结果表明：q形变导致了一些与正常的系统不同的新奇特性，另外，相对论费米系统的性质与非相对论系统的性质明显不同。     

广义外势中费米气体的相对论热力学性质

采用Thomas-Fermi的半经典近似方法，得到处于任意维空间一般幂函数型势阱中相对论理想费米气体的巨配分函数和巨热力学势。又用热力学基本公式得到了总粒子数、总能及热容量的解析表达式（这些表达式中都含有修正的贝赛尔函数），并在极高低温情况下得到总能量、化学势和热容的表达式。由这些结果，得到了各种因素对费米气体的影响。     

High-resolution spectroscopy of two-dimensional electron systems

Spectroscopic methods involving the sudden injection or ejection of electrons in materials are a powerful probe of electronic structure and interactions. These techniques, such as photoemission and tunnelling, yield measurements of the 'single-particle' density of states spectrum of a system. This density of states is proportional to the probability of successfully injecting or ejecting an electron in these experiments. It is equal to the number of electronic states in the system able to accept an injected electron as a function of its energy, and is among the most fundamental and directly calculable quantities in theories of highly interacting systems. However, the two-dimensional electron system (2DES), host to remarkable correlated electron states such as the fractional quantum Hall effect, has proved difficult to probe spectroscopically. Here we present an improved version of time-domain capacitance spectroscopy that allows us to measure the single-particle density of states of a 2DES with unprecedented fidelity and resolution. Using the method, we perform measurements of a cold 2DES, providing direct measurements of interesting correlated electronic effects at energies that are difficult to reach with other techniques; these effects include the single-particle exchange-enhanced spin gap, single-particle lifetimes in the quantum Hall system, and exchange splitting of Landau levels not at the Fermi surface.