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【精品课回放】清华大学翟荟教授讲授《超冷原子物理》

KouShare 蔻享学术 2023-03-06

介绍BCS-BEC Crossover。



课程名称:

超冷原子物理

授课老师:

清华大学高等研究院 翟荟教授


本课程系统性介绍超冷原子物理学的基础和前沿,并以冷原子体系为载体,介绍“对称性”、“普适性”等物理学基本概念,介绍处理量子多体物理的常用方法。


主讲老师简介





翟荟,清华大学高等研究院教授。2002年本科毕业于清华大学物理系首届基础科学班,2005年初在清华大学高等研究院获得博士学位后,先后在美国俄亥俄州立大学和加州大学伯克利分校从事博士后研究。2009年起回清华大学高等研究院工作至今。主要从事冷原子、凝聚态等量子物质的理论研究,也涉及量子物质和量子信息、引力理论、机器学习等方向的交叉研究。已发表论文130余篇,其中在Science、Nat. Phys.、PRX、PRL上发表论文40余篇,十多项理论预言被国内外实验组证实。论文他引6500余次,H因子38,十多篇论文入选ESI高被引论文,2019年入选Web of Science高被引学者。所著教材《Ultracold Atomic Physics》在剑桥大学出版社出版。获得国家自然科学基金委杰出青年基金支持,入选教育部长江学者、科技创新领军人才,荣获中国物理学会饶毓泰奖、北京市杰出青年中关村奖、科学探索奖等荣誉。


课程大纲

第一章(五小节)

1.介绍决定原子结构的库伦相互作用、自旋-轨道耦合和超精细相互作用。

2.复习原子的电子结构,介绍原子的磁结构。

3.介绍人工规范势的基本原理,介绍光和原子相互作用的基本理论框架。

4.介绍光和原子相互作用导致的scale和vector light shift,以及人工自旋-轨道耦合效应。

5.介绍Stimulated Raman Adiabatic Passage。


第二章(六小节)

1.介绍两体问题的散射相移和散射长度。

2.继续介绍散射长度的物理意义,引入等效的零力程有效相互作用形式。

3.介绍自旋相关的两体相互作用。

4.继续介绍自旋相关的两体相互作用,介绍Feshbach共振的原理。

5.介绍Feshbach共振的一般理论框架,以及束缚诱导共振。

6.介绍三体问题的Efimov效应和高温展开。


第三章(八小节)

1.介绍从宏观占据和非对角长程序定义玻色凝聚。

2.介绍Gross-Pitaevskii 方程和流体力学描述,介绍有相互作用的玻色凝聚态的性质。

3.继续介绍流体力学描述,介绍Bogoliubov理论。

4.介绍Bogoliubov理论中准粒子特性、真空零点能、红外紫外发散等概念。

5.介绍准粒子的寿命,Beliaev-Landau damping,总结准粒子的物理内容。介绍double-well模型。

6.介绍Bragg Spectroscopy。介绍一维玻色子模型的可积性和费米化。

7.介绍相对粒子数和相对相位之间的测不准关系,约瑟夫森效应和Fragmented BEC。

8.介绍干涉实验、量子测量、Hanbury-Brown-Twiss效应、宏观量子相干和对称性自发破缺。


第四章(四小节)

1.介绍孤子解和高自旋波函数的Majorana Stellar表示。

2.介绍拓扑、同伦群,介绍涡旋态的拓扑性质和Kosterlitz-Thouless 相变。

3.介绍各种类型的拓扑激发及例子,介绍涡旋晶格。

4.介绍自旋-轨道耦合的玻色凝聚态,介绍对称性和相变。


第五章(二小节)

1.介绍自由费米气体及其输运,电导量子化,费米液体基本概念。

2.以极化子系统为例,介绍费米液体的自能函数和费米液体参数的关系。


第六章(四小节)

1.介绍Cooper问题及BCS平均场。

2.继续介绍BCS平均场,包括配对对称性、基态波函数和能量、激发谱,介绍Contact。

3.介绍BCS-BEC Crossover。

4.继续介绍BCS-BEC Crossover,特别是有限温度相变。介绍共振点附近多体物理的难点,以及Holography duality的预言在冷原子体系的验证。


课程教材

《Ultracold Atomic Physics》

Hui Zhai

Cambridge University Press (剑桥大学出版社)

(国内网络电商平台有售)



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编辑:黄琦

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