复旦大学：《热力学与物理统计》课程教学课件（讲义）Bose-Einstein凝结（Condensation，BEC）

Bose- Einstein凝结( Condensation) (BEC) 2001年物理学Nobe奖 (i What is the bec (iiwhy is it so significant?

Bose-Einstein凝结(Condensation) (BEC) 2001 年物理学 Nobel 奖 (i) What is the BEC ? (ii) Why is it so significant?

引言:原子激光( Atom laser) 1、 Laser:光是电磁波 普通光:位相混乱 140 Laser:位相一致

引言： 原子激光 ( Atom Laser) 1、 Laser: 光是电磁波 普通光：位相混乱 Laser：位相一致

2. Atom laser 原子,电子有物质波( de broglie波) =h/p, p=mv 1810m电 原比短得多 类似于光波,原子的物质波也有两 类 (1)普通情况 (2)相千情况

2. Atom Laser 原子，电子有物质波(de Broglie 波) 类似于光波，原子的物质波也有两 类 (1) 普通情况 (2) 相干情况  = h / p, p = mv m原 m电 4 10  原 比  电 短得多

()普通情况 15 0.5 各列物质波元,位相不同,类似于普 通光

(i) 普通情况 通光 各 列 物 质 波  的 ，位相不同，类似于普

(2)相干的物质波 各列物质波2,位相一致,有相 干性,类似于光波中的激光 该容器中的气体称为“原子激光” “ Atoms sing in unison” 原子大合唱

(2) 相干的物质波 各列物质波 的  ，位相一致，有相 干性， 类似于光波中的激光 该容器中的气体称为“原子激光” “Atoms sing in unison” 原子大合唱

3、如何产生 Atom laser 容器相当于无限 高势阱 n2丌2h E n x S y1(x,1)=(x)e 将所有原子置于同一量子态(例如基 态),就是 Atom laser 怎样才能做到?

3、如何产生 Atom Laser? 将所有原子置于同一量子态（例如基 态），就是 Atom Laser 怎样才能做到？ 容器相当于无限 高势阱   / 2 2 2 2 ( , ) ( ) sin( ) 2 ( ) 2 iE t n n n n n x t x e L n x L x mL n E  =   = =  

Einstein在1925年提出理论: 对于 Boson,有临界温度7=a2612y"mk 当T>Tc时,粒子分布于各个状态上 当T<Tc时,绝大部分粒子聚集至基 态 在Tc上发生相变,称为Bose- Einstein Condensation T<Tc后,气体就成了 Atom laser 由于T<10K实验很难

Einstein 在 1925 年提出理论： 当 T>Tc 时，粒子分布于各个状态上 当 T<Tc 时，绝大部分粒子聚集至基 态 在 Tc 上发生相变，称为 Bose-Einstein Condensation T<Tc 后，气体就成了 Atom Laser mk n Tc 2 2/3 2/3 (2.612) 2  对于Boson, 有临界温度 = 由于 Tc K 6 10−  实验很难

80年代,朱棣文( Steven chu)和 CC. Tannoudji, W. C. Phillips 用激光致冷达10°K 1997年 Nobel物理奖 1995, E. Cornell, W.Ketterle C. Wieman在碱金属原子(Rb,Na,Li 的稀薄气体中实现BEC 2001年 Nobe物理奖

80年代，朱棣文 (Steven Chu) 和 C. C. Tannoudji, W. C. Phillips 用激光致冷达 K 6 10− 1997年 Nobel 物理奖 1995年，E. Cornell, W. Ketterle, C. Wieman在碱金属原子(Rb, Na, Li) 的稀薄气体中实现 BEC 2001年 Nobel物理奖