Tóm tắt Luận án Tiến sỹ Vật lý lý thuyết và vật lý toán: Cấu trúc pha của ngưng tụ Bose – Einstein trong khí Bose ở nhiệt độ cực thấp

Mục tiêu của luận án là tìm ra các hiện tượng (hiệu ứng) vật lý mới trong cấu trúc pha của BEC đối với khí Bose một thành phần và hai thành phần ở nhiệt độ cực thấp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sỹ Vật lý lý thuyết và vật lý toán: Cấu trúc pha của ngưng tụ Bose – Einstein trong khí Bose ở nhiệt độ cực thấpTÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨCẤU TRÚC PHA CỦA NGƯNG TỤ BOSE - EINSTEINTRONG KHÍ BOSE Ở NHIỆT ĐỘ CỰC THẤPNghiên cứu sinh: Đặng Thị Minh HuệBộ môn Vật lý, Trường Đại Học Thủy LợiĐơn vị đào tạo: Trung tâm Đào tạo hạt nhân,Viện Năng Lượng Nguyên tử Việt NamNgười hướng dẫn: GS.TSKH. Trần Hữu Phát,Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam;PGS. TS. Lê Viết Hòa,Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.HÀ NỘI, 2016MỞ ĐẦUITính cấp thiết và mục tiêu của luận ánTính cấp thiếtI.1Ngưng tụ Bose - Einstein (BEC) chính là vật chất lượng tử đóng vai tròchủ yếu khi xác lập nguyên lý làm việc của máy tính lượng tử, các nghiêncứu về BEC cung cấp nhiều kết quả quan trọng đối với toàn bộ ngành vậtlý, đặc biệt là công nghệ lượng tử được hình thành từ ba thành phần chínhsau:1. Thông tin lượng tử2. Máy tính lượng tử3. Vật chất lượng tử .Do đó nghiên cứu các tính chất vật lý của BEC tạo nên từ khí Bose vàkhí Fermi ở nhiệt độ cực thấp đã trở thành một trong những lĩnh vực hấpdẫn nhất của vật lý hiện đại cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm. Vì vậy, việcnghiên cứu cấu trúc pha của BEC trong khí Bose ở nhiệt độ cực thấp đóngmột vai trò quan trọng vì cấu trúc pha cho ta thông tin đầy đủ về trạngthái của vật chất lượng tử ứng với các miền khác nhau của các tham sốvật lý như hằng số tương tác, nhiệt độ và thế hoá học.I.2Mục tiêuTìm ra các hiện tượng (hiệu ứng) vật lý mới trong cấu trúc pha của BECđối với khí Bose một thành phần và hai thành phần ở nhiệt độ cực thấp.IINhững đóng góp mới và ý nghĩa khoa học của luận ánĐã chứng tỏ rằng trong vùng tham số ở đó xảy ra bất ổn định động lựcthì không xảy ra ngưng tụ Bose - Einstein.Đã chứng tỏ rằng quá trình ngưng tụ Bose - Einstein là một chuyển phaloại hai và xảy ra theo một trong hai kịch bản: phục hồi đối xứng bị phá1vỡ (SR - Symmetry Restoration) hoặc phá vỡ đối xứng nghịch đảo (ISB- Inverse Symmetry Breaking), quá trình này chỉ xảy ra với hệ hai thànhphần.Kết quả tính số đã cho phép xác định trạng thái chân không của hạt j trạng thái tại đó tổng số hạt j bằng không, ρj = 0.Đã phát hiện ra hai hiện tượng mới trong cấu trúc pha của khí Bose ởnhiệt độ cực thấp khi có BEC. Đó là quá trình phá vỡ đối xứng ngược vàvai trò của tính ổn định động lực đối với sự hình thành các pha.IIIBố cục của luận ánLuận án được trình bày theo ba chương, bao gồm:Chương 1: Tổng quan các vấn đề liên quan đến luận án.Chương 2: Cấu trúc pha của ngưng tụ Bose - Einstein trong khí Bose mộtthành phần ở nhiệt độ cực thấp.Chương 3: Cấu trúc pha của ngưng tụ Bose - Einstein trong khí Bose haithành phần ở nhiệt độ cực thấp.Chương I. TỔNG QUANI. Chuyển pha nhiệt và chuyển pha lượng tửChuyển pha nhiệt xảy ra khi thăng giáng nhiệt của các đại lượng vật lý,đặc biệt là của mật độ hạt trở nên rất lớn tại điểm chuyển pha và khi đóđộ dài tương quan trở nên lớn vô hạn. Theo Landau, pha trạng thái củahệ tồn tại trong tự nhiên khi và chỉ khi nhiệt dung đẳng tích tương ứngcó giá trị dương và sự chuyển pha được chia làm hai loại: chuyển pha loạimột và chuyển pha loại hai. Khi nhiệt độ tăng, tham số trật tự biến đổi cóbước nhảy thì sự chuyển pha là loại một còn nếu độ trật tự dẫn đến khôngmột cách liên tục, không có bước nhảy thì sẽ có chuyển pha loại hai.Pha lượng tử là các trạng thái lượng tử của hệ ở một nhiệt độ xác định.Chuyển pha lượng tử xảy ra do thăng giáng lượng tử của các đại lượng vật2lý trong đó mật độ số hạt ở một nhiệt độ xác định trở nên rất lớn khi tiếntới điểm chuyển pha. Thăng giáng lượng tử xảy ra do nguyên lý bất địnhHeisenberg.II. Phá vỡ đối xứng tự phát và định lý GoldstoneKhi Lagrangian của hệ bất biến đối với các phép biến đổi của nhóm đốixứng nhưng trạng thái chân không của hệ lại không bất biến dưới sự biếnđổi của phép đối xứng đó, ta nói rằng các phép biến đổi đối xứng đã bị phávỡ tự phát và tuân theo định lý Goldstone: Một hệ tương đối tính trongđó nhóm đối xứng liên tục G(n) bị phá vỡ tự phát: G(n) → H(m < n), Hlà nhóm con của G, sẽ xuất hiện các boson với hệ thức tán sắc Ei = αi k.Trong gần đúng k → 0, số các boson này gọi là boson Goldstone với sốlượng bằng (n − m)”.III. Tiêu chuẩn Landau về tính siêu lỏng và tính bất ổn định độnglựcTính siêu lỏng là tính chất của chất lỏng lượng tử loại Bose không có độnhớt, tốc độ chảy không bị giảm đi khi chảy dọc theo ống mao dẫn hẹphoặc một khe nhỏ. Để tồn tại tính siêu lỏng thì vận tốc chảy của chất lỏngphải thỏa mãn điều kiện:v < min( ).p(1)Do đó vận tốc cực tiểu có thể tạo ra các kích thích trong ngưng tụ Bose –Einstein của chất lỏng đồng nhất (gọi là điều kiện tiêu chuẩn Landau) là:pvc = min( ),ptrong đó p là năng lượng kích thích, p là động lượng của hệ.3(2) ...