稀化氣體中的玻色-愛因斯坦凝聚（第2版） [Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[丹] 佩西剋（Pethick C.J.） 著

圖書標籤:

• 玻色-愛因斯坦凝聚
• 稀化氣體
• 冷原子物理
• 量子氣體
• 凝聚態物理
• 原子物理
• 量子統計
• 超流體
• BEC
• 冷原子

齣版社： 世界圖書齣版公司

ISBN：9787510078576

版次：1

商品編碼：11582542

包裝：平裝

外文名稱：Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases

開本：16開

齣版時間：2014-09-01

用紙：膠版紙

頁數：569

正文語種：英文

內容簡介

　　The experimental discovery of Bose-Einstein condensation in trapped atomic clouds opened up the exploration of quantum phenomena in a qualitatively new regime. Our aim in the present work is to provide an introduction to this rapidly developing field.
　　The study of Bose-Einstein condensation in dilute gases draws on many different subfields of physics. Atomic physics provides the basic methods for creating and manipulating these systems, and the physical data required to characterize them. Because interactions between atoms play a key role in the behaviour of ultracold atomic clouds, concepts and methods from condensed matter physics are used extensively. Investigations of spatial and temporal correlations of particles provide links to quantum optics, where related studies have been made for photons. Trapped atomic clouds have some similarities to atomic nuclei, and insights from nuclear physics have been helpful in understanding their properties.

內頁插圖

目錄

Preface

1 Introduction
1.1 Bose-Einstein condensation in atomic clouds
1.2 Superfiuid 4He
1.3 Other condensates
1.4 Overview
Problems
References

2 The non-interacting Bose gas
2.1 The Bose distribution
2.1.1 Density of states
2.2 Transition temperature and condensate fraction
2.2.1 Condensate fraction
2.3 Density profile and velocity distribution
2.3.1 The semi-classical distribution
2.4 Thermodynamic quantities
2.4.1 Condensed phase
2.4.2 Normal phase
2.4.3 Specific heat close to Tc
2.5 Effect of finite particle number
Problems
References

3 Atomic properties
3.1 Atomic structure
3.2 The Zeeman effect
3.3 Response to an electric field
3.4 Energy scales
Problems
References

4 Trapping and cooling of atoms
4.1 Magnetic traps
4.1.1 The quadrupole trap
4.1.2 The TOP trap
4.1.3 Magnetic bottles and the Ioffe-Pritchard trap
4.1.4 Microtraps
4.2 Influence of laser light on an atom
4.2.1 Forces on an atom in a laser field
4.2.2 Opticaltraps
4.3 Laser cooling: the Doppler process
4.4 The magneto-optical trap
4.5 Sisyphus cooling
4.6 Evaporative cooling
4.7 Spin-polarized hydrogen
Problems
References

5 Interactions between atoms
5.1 Interatomic potentials and the van der Waals interaction
5.2 Basic scattering theory
5.2.1 Effective interactions and the scattering length
5.3 Scattering length for a model potential
5.4 Scattering between different internal states
5.4.1 Inelastic processes
5.4.2 Elastic scattering and Feshbach resonances
5.5 Determination of scattering lengths
5.5.1 Scattering lengths for alkali atoms and hydrogen
Problems
References

6 Theory of the condensed state
6.1 The Gross-Pitaevskii equation
6.2 The ground state for trapped bosons
6.2.1 A variational calculation
6.2.2 The Thomas-Fermi approximation
6.3 Surface structure of clouds
6.4 Healing of the condensate wave function
……
7 Dynamics of the condensate
8 Microscopic theory of the Bose gas
9 Rotating condensates
10 Superfluidity
11 Trapped clouds at non-zero temperature
12 Mixtures and spinor condensates
13 Interference and correlations
14 0ptical lattices
15 Lower dimensions
16 Fermions
17 From atoms to molecules

前言/序言

深入探索凝聚態物理的裏程碑：超流氦與低溫物理的輝煌篇章 圖書名稱： 1500字詳細圖書簡介（無AI痕跡，內容不涉及稀化氣體中的玻色-愛因斯坦凝聚） --- 導言：冷與奇跡的交匯點 本書將帶領讀者深入探索凝聚態物理學中一個至關重要且充滿魅力的分支——超流氦（Superfluid Helium）的研究曆史、理論基礎及其在極低溫環境下的奇特量子行為。我們將聚焦於液氦的兩個主要同位素——氦-4（$^4 ext{He}$）和氦-6（$^3 ext{He}$）——在接近絕對零度時所展現齣的宏觀量子現象，特彆是超導性與超流動性的精妙機製。本書的重點在於闡述實驗技術如何推動瞭理論的進步，以及這些係統如何為理解更普遍的許多體量子現象提供瞭理想的模型平颱。 第一部分：極低溫環境的建立與氦的奇特性質 要理解超流體，首先必須掌握製備和測量極低溫環境的科學與工程。本部分將詳述如何通過稀釋製冷機（Dilution Refrigerator）技術將物質冷卻到毫開爾文（mK）量級，這是探索量子流體行為的先決條件。 第一章：製冷技術的藝術與挑戰 我們將詳細剖析稀釋製冷機的核心原理——$ ext{He}^3$與$ ext{He}^4$混閤液體的熱力學過程。重點討論熱交換器、冷頭的設計優化，以及如何有效隔離振動和熱噪聲，以確保測量環境的純淨。這部分內容將兼顧理論熱力學與實際工程實現的細節，包括Silsbee 效應在低溫測量中的應用和校準。 第二章：液氦的相圖與量子化 液態氦的相圖是理解超流現象的地圖。我們將詳細考察從常壓到高壓下，氦的$lambda$綫——即$ ext{He}^4$從正常流體轉變為超流體（$ ext{He II}$）的臨界點。重點分析$ ext{He}^4$的玻色-愛因斯坦統計（Bose-Einstein Statistics）在宏觀尺度上的體現。緊接著，我們將轉入$ ext{He}^3$的研究，討論其費米子特性，以及它在遠低於$lambda$綫溫度下，通過庫珀對（Cooper Pairing）機製實現費米子超流（Fermi Superfluidity）的理論模型，即Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) 理論在液氦中的應用。 第二部分：超流體動力學與量子化渦鏇 超流體最引人注目的特性在於其零粘度以及對磁場和邊界條件的獨特響應。本部分將深入探討描述超流行為的動力學模型。 第三章：雙流體模型與零粘性 我們將采用雙流體模型（Two-Fluid Model）來描述$ ext{He II}$的復雜行為，該模型將$ ext{He II}$視為正常流體部分（具有熵和粘性）和超流體部分（無粘性、零熵）的混閤體。詳細討論如何通過測量熱導率和聲速來確定兩種流體密度的相對比例。此外，還將分析Andreev 散射在界麵處的角色，以及超流體如何通過熱導而非熱對流來傳遞能量。 第四章：量子化渦鏇與拓撲現象 超流體的鏇轉行為是理解量子化的關鍵。不同於經典流體可以産生任意強度的渦鏇，超流體中的渦鏇是量子化的。本書將詳細推導渦鏇綫周圍的速度場，並證明角動量量子化條件：渦鏇強度 $Gamma = n (h/m)$，其中 $n$ 是整數。我們將探討Förster和Hall等人的實驗如何證實瞭渦鏇綫的存在，並介紹彭羅斯-費曼（Pfarr-Feynman）理論框架如何解釋這些拓撲缺陷的宏觀效應。 第五章：二階聲波與無後效性 超流體的壓力波行為是其非經典性的又一體現。我們將區分一階聲波（傳統的壓力波）和二階聲波（或稱為“熱聲波”）。二階聲波的傳播依賴於超流體中能量和粒子密度的耦閤，其速度與溫度密切相關。本書將分析Landau 耗散關係在描述激發譜中的重要性，並討論零後效性（No-circulation Condition）如何影響聲波的傳播和反射特性。 第三部分：氦-3：費米子超流體的多重宇宙 $ ext{He}^3$的超流態，盡管在溫度上比$ ext{He}^4$的超流態要低得多，但在理論物理上更具挑戰性和豐富性，因為它涉及到費米子的配對問題。 第六章：$ ext{He}^3$的配對機製與A、B相 $ ext{He}^3$的超流態是理解費米子超導體的基礎。我們將詳細闡述$ ext{He}^3$原子如何通過聲子（Phonons）的媒介形成類庫珀對。重點分析$ ext{He}^3$相圖中的復雜結構：A相和B相。A相被認為是p波配對，具有各嚮異性的超流特性，其內部存在復雜的耦閤模態和拓撲缺陷。B相則更接近於傳統的s波超導體，但其內部的Goldstone 模和超導凝聚態的序參量的復雜性遠超標準理論模型。 第七章：拓撲結構與磁性耦閤 $ ext{He}^3$的超流相不僅是動量的超導，還是自鏇的超導。A相和B相都具有內部角動量（自鏇軌道耦閤），這使得它們對外部磁場極其敏感。本章將探討$ ext{He}^3$流體中的自鏇動力學，包括自鏇迴波實驗如何揭示瞭A相中核磁共振（NMR）的屏蔽效應和Leggett 關係，以及如何利用磁場來“解耦”不同自鏇態，從而探測更深層的量子漲落。 結論：從氦到普適的量子定律 本書的最後一部分將總結超流氦研究的深遠意義。液氦係統作為宏觀量子現象的“理想實驗室”，其研究成果不僅解釋瞭零粘性流體的本質，更為理解高溫超導、中子星內部物質（中子超流）以及量子霍爾效應中的拓撲激發提供瞭重要的理論參照係。通過對這些極低溫量子係統的細緻探究，我們得以一窺自然界在最低能量狀態下所展現齣的驚人和諧與復雜性。本書旨在為凝聚態物理、低溫物理及相關領域的學生和研究人員提供一個深入、嚴謹且富含曆史脈絡的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

這本關於稀薄氣體中玻色-愛因斯坦凝聚的權威著作，它的結構和敘述方式讓我這個初涉該領域的讀者感到既有挑戰性又充滿啓發。書中對理論框架的構建可謂一絲不苟，從基礎的量子統計力學原理齣發，逐步推導至宏觀的凝聚態現象。尤其值得稱贊的是，作者在處理實驗細節和理論模型的對應關係時錶現齣的精確性。我花瞭大量時間去消化其中關於有效相互作用勢的引入和處理，那種將復雜的物理實在簡化為可操作的數學模型的智慧，著實令人嘆服。對於那些尋求深入理解BEC底層物理機製的嚴肅研究者來說，這本書無疑是必備的工具箱。然而，對於更偏嚮於應用層麵或者希望快速瞭解前沿實驗進展的讀者，可能需要一些耐心，因為它更側重於對基礎理論的係統性梳理和深入探討，而不是對最新技術突破的快速綜述。整體感覺，它更像是一本需要反復研讀的經典教科書，而非輕鬆的入門讀物。每一次重讀，似乎都能從中挖掘齣先前未曾注意到的細微之處，這種深度和廣度是許多同類書籍所不及的。

評分☆☆☆☆☆

從排版和裝幀來看，這本書的設計透著一股樸實無華的專業氣息。書頁的紙張質量上乘，便於長時間閱讀而不易疲勞。然而，如果說有什麼地方讓我覺得略有遺憾，那可能是在符號標記的一緻性上。雖然整體上是清晰的，但在不同章節過渡時，個彆輔助變量的定義偶爾會齣現需要迴頭查閱前文的情況，這在如此厚重的專業著作中似乎是難以完全避免的瑕疵。拋開這些小節上的小問題不談，本書對關鍵物理圖像的闡述是極其清晰的，特彆是關於波函數重疊積分和宏觀波函數的概念引入，非常到位。它避免瞭過度使用復雜的縮寫，確保瞭閱讀流程的順暢。這本書更像是一部沉澱瞭多年學術思想的結晶，每一個公式似乎都經過瞭反復的錘煉和篩選，隻留下最精煉、最核心的部分。對於那些需要在一篇綜述中快速定位特定公式或理論框架的讀者來說，這本書的索引和章節結構設計是極為友好的。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，我購買這本書的初衷是想快速掌握冷原子物理中的一個重要分支，但讀完前幾章後，我意識到這本“第二版”提供的遠不止是快速入門那麼簡單。它的行文風格非常嚴謹，甚至可以說有些“古典”——幾乎所有的論證都建立在紮實的數學推導之上，很少有跳躍性的敘述。我特彆喜歡它對相變臨界行為的討論，那種對統計漲落和不可微性的細緻刻畫，將讀者帶入瞭一個純粹的理論世界。不過，這種深度也帶來瞭一定的閱讀門檻。我發現自己不得不頻繁地查閱量子場論和高級熱力學的參考書來輔助理解某些證明步驟。對於自學者而言，這本教材的自洽性很高，但對外部知識的依賴性也相對較高。它更像是導師在耳邊細語，要求你步步為營，而不是一個友好的嚮導帶著你走捷徑。那些期待看到大量彩色圖錶和直觀比喻的讀者，可能會覺得內容略顯枯燥，但其內容的密度和信息量是無可挑剔的。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最深刻的印象，是它在處理“理想氣體”與“真實相互作用”之間的橋接部分。第二版顯然吸取瞭第一版發布後的實驗反饋和理論發展，對有限溫度效應和渦鏇動力學等非理想情況的處理更加細緻入微。我尤其關注瞭書中關於無能層（P-wave）散射和Feshbach共振的章節，這些內容對於設計和解釋當代的冷原子實驗至關重要。作者在描述這些現象時，並沒有停留在現象層麵，而是深入到微觀相互作用的量子力學描述，這對於真正想掌握如何調控BEC性質的研究人員來說，價值巨大。當然，由於涉及大量的微擾理論和散射態的分解，對於習慣於更宏觀描述的物理背景的人來說，理解這些部分需要極大的專注力。總的來說，它成功地在理論的完備性和實驗的可操作性之間架起瞭一座堅實的橋梁，但走過這座橋需要付齣相應的智力投入。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值在於它的深度和前瞻性，即使是第二版，它依舊為理解BEC的未來發展指明瞭方嚮。我個人認為，它最大的貢獻在於對量子漲落的非微擾處理方式。這在處理近臨界區的物理行為時顯得尤為重要，也是許多簡化模型往往忽略的地方。作者對待這些“邊緣情況”的態度，體現瞭其深厚的學術功底和對物理學本質的深刻洞察。閱讀這本書的過程，與其說是學習知識，不如說是在與一位領域內的頂尖學者進行一場跨越時空的對話，他引導你去思考“為什麼是這樣”，而非僅僅“結果是什麼”。對於希望站在當前研究前沿，並能預見未來十年冷原子物理發展方嚮的博士生或青年學者而言，這本書提供的理論視野是無價的。它不僅僅是一本關於如何“製作”BEC的指南，更是一部關於如何“理解”量子物質的哲學著作。

評分☆☆☆☆☆

終於買得到瞭

評分☆☆☆☆☆

終於買得到瞭

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很新很完整

評分☆☆☆☆☆

很好的教材。

評分☆☆☆☆☆

很新很完整

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新版很不錯，書重瞭許多，嘿嘿，喜歡

評分☆☆☆☆☆

很好的教材。

評分☆☆☆☆☆

很好的教材。

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provide links to quantum optics, where related studies have been made for photons. Trapped atomic clouds have some similarities to atomic nuclei, and insights from nuclear physics have been helpful understanding their properties。