Экспериментальное и теоретическое исследование двумерных квантовых газов

• Автор: Сафонов, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 221 с. : 44 ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Бозе-эйнштейновская конденсация

1.2. Квазиконденсация в двумерном газе

1.3. Двумерная сверхтекучесть. Переход Березинского-Костерлица-Тау-

леса

1.4. Двумерный атомарный водород

1.4.1. Сверхтонкие подуровни, взаимодействие атомов Н друг

с другом и с поверхностью гелия

1.4.2. Ферромагнитная нестабильность спектра ЭПР двумерного водорода

1.5. Квантовая гидродинамика поверхности сверхтекучего гелия
1.5.1. Квантованные капиллярные волны
1.5.2. Механизмы релаксации
1.5.3. Примесь 3Не
1.5.4. Андреевские состояния Н, Б, Т и 3Не на поверхности гелия
1.6. Электроны над жидким гелием
1.7. Взаимодействие в квантовых газах. Контактный сдвиг атомных переходов
Глава 2. Экспериментальное исследование двумерного атомарного водорода
2.1. Достижение условий квазиконденсации 2Б Щ методом магнитного сжатия

2.1.1. Введение
2.1.2. Методика эксперимента
2.1.3. Анализ данных
2.1.4. Обсуждение. Свидетельство квазиконденсации
2.1.5. Попытки экспериментов со смесями 3Не-4Не
2.1.6. Анализ экспериментов по магнитному сжатию с учетом
данных раздела
2.2. Измерение констант рекомбинации и энергии адсорбции атомов водорода на поверхности смесей 3Не-4Не
2.3. Выводы ко второй главе
Глава 3. Двумерные системы на поверхности смесей 3Не—4Не
3.1. Испарительное охлаждение пленок 3Не-4Не. Обнаружение возбужденного поверхностного состояния 3Не
3.1.1. Описание эксперимента
3.1.2. Результаты
3.2. Гидродинамика двумерного атомарного водорода
3.2.1. Уравнения переноса в т-приближении
3.2.2. Роль поверхностного течения в нестабильности спектра
ЭПР двумерного водорода
3.2.3. Звуковые моды в вырожденном двумерном атомарном
водороде
3.3. Обнаружение поверхностного течения двумерного атомарного
водорода
3.3.1. Экспериментальное свидетельство поверхностного течения
3.3.2. Анализ данных
3.3.3. Заключение

3.4. Диссипативные процессы на поверхности гелия
3.4.1. Затухание капиллярных волн
Взаимодействие с фононами в объеме жидкости .158 Рассеяние на неоднородностях поверхности
3.4.2. Релаксация импульса между вырожденным двумерным водородом и риплонами
3.4.3. Подвижность поверхностных электронов
Сравнение с экспериментом. Сравнительный анализ различных методик
3.5. Выводы к третьей главе
Глава 4. Спектроскопические явления в квантовых газах
4.1. Столкновительный сдвиг переходов в газе многоуровневых атомов
4.1.1. Общая теория упругого взаимодействия в квантовых газах
4.1.2. Контактный сдвиг сверхтонких переходов в атомарном водороде
4.1.3. Происхождение экспериментально наблюдаемого ненулевого сдвига в двумерном атомарном водороде
Адсорбционный сдвиг сверхтонкой постоянной
Остаточная примесь “третьего” сверхтонкого состояния 196 Контактный сдвиг переходов вследствие примеси сингл етной компоненты
4.1.4. Определение длин s-рассеяния атомов водорода по данным контактного сдвига
4.2. Нелинейная динамика трехуровневой системы
4.3. Усиленный взаимодействие двойной резонанс

бозе-режиме упоминавшейся выше области промежуточных состояний БКШ - БЭК [131]. В этих экспериментах наблюдается интерференция уже многих дисков газа бозе-молекул, демонстрирующая формирование и постепенное разрушении дальнего порядка в квазидвумерном образце и, следовательно, предсказанную С.И.Шевченко [45] возможность бозе-конденсации двумерного газа в потенциальной яме, по крайней мере, в случае конечного числа частиц [22].
Однако вопрос о прямом наблюдении сверхтекучести оставался открытым вплоть до недавнего времени, когда группе Далибара удалось обнаружить существенное изменение отклика двумерного бозе-газа в ловушке на движение микронного препятствия (лазерного луча) в зависимости от степени квантового вырождения в месте расположения препятствия [80].
Следующий существенный шаг был сделан экспериментальной группой из Чикагского университета и Ecole normale supérieure (Париж) [107], которая подробно исследовала фазовую диаграмму двумерного бозе газа атомов цезия в области перехода БКТ в широком диапазоне значений безразмерного параметра взаимодействия g = mU/h2 от слабого (g = 0.05) до сильного (д = 2.8), используя сильную зависимость сечения упругого рассеяния от магнитного поля вблизи резонанса Фано-Фешбаха, а также усиление межатомного взаимодействия в решеточном газе с ростом амплитуды периодического потенциала оптической решетки (за счет увеличения плотности в узлах решетки и эффективной массы атомов).