Fermi气体在势阱中的最大囚禁范围与状态方程

袁都奇

doi:10.7498/aps.60.060509

摘要

在Thomas-Fermi近似条件下,研究了n维广义幂律势阱中Fermi原子气体的最大囚禁范围,给出了n维势阱中气体的实际囚禁体积,导出了状态方程.结果表明,最大囚禁范围和囚禁气体压强不仅与势阱性质有关,也与自由理想Fermi系统的化学势有关.对三维球对称简谐势阱进行了应用,表明在Thomas-Fermi近似有效的前提下,当系统满足条件((kT)/(hω))2 ((16π2g)/

关键词:

In the Thomas-Fermi semi-classical approximation, the maximal trap range and the real trap volume of ideal Fermi gas in an n-dimensional potential trap are gaven, and the relevant equations of state are derived. These results indicate that the maximal trap range and the real pressure of trapped gas are related to the potential field and the chemical potential of the free and ideal Fermi system. When the Thomas-Fermi approximate is valid and the condition ((kT)/(hω))2 ((16π2g)/(9N))2/3<<1 is satisfied, the application of the equation of state to three-dimensional spherical symmetry harmonic trap yields the result that the change of pressure is not obvious when the temperature changes, but the change of pressure is closely related to mass of particle, number of particles and the frequency of harmonic potential.

Keywords:

作者及机构信息

袁都奇

1.
宝鸡文理学院物理与信息技术系,宝鸡 721016

基金项目: 陕西省教育厅科研计划(批准号:2010JK405)和宝鸡文理学院科研计划重点项目(批准号: ZK0914)资助的课题.

Authors and contacts

Yuan Du-Qi

1.
Department of Physics and Information Technology, Baoji University of Science and Arts, Baoji 721016, China

参考文献

[1]	DeMarco B, Jin D S 1999 Science 285 1703
[2]	Jochim S, Barterstein M, Altmeyer A, Hendl G, Riedl S, Chin C,Hecker Denschlag J, Grimm R 2003 Science 302 2101
[3]	Greiner M, Regal C A, Jin D S 2003 Nature 426 537
[4]	Modugno G, Roati G, Riboli F, Ferlaino F, Brecha R J, Inguscio M 2002 Science 297 2240
[5]	Yin J P, Wang Z L 2005 Prog. Phys. 25 235 (in Chinese)[印建平、王正岭 2005 物理学进展 25 235]
[6]	Milstein J N, Kokkelmans S J J M F, Holland M J 2002 Phys. Rev. A 66 043604
[7]	Ohashi Y, Griffin A 2003 Phys. Rev. A 67 063612
[8]	Heiselberg H 2001 Phys. Rev. A 63 043606
[9]	Ho T L 2004 Phys. Rev. Lett. 92 090402
[10]	Falco G M, Stoof H T C 2004 Phys. Rev. Lett. 92 130401
[11]	Perali A, Pieri P, Strinati G C 2004 Phys. Rev. Lett. 92 100404
[12]	Kinnunen J, Rodriguez M, Torma P 2004 Science 305 1131
[13]	Regal C A, Ticknor C, Bohn J L, Jin D S 2003 Nature 424 47
[14]	Xiong H W, Liu S J, Zhang W P, Zhan M S 2005 Phys. Rev. Lett. 95 120401
[15]	Stoof H T C, Houbiers M, Sackett C A, Hulet R G 1996 Phys. Rev. Lett. 76 10
[16]	Yuan D Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 3912 (in Chinese) (袁都奇 2006 55 3912)
[17]	Men F D, Liu H 2006 Chin. Phys. 15 2856
[18]	Men F D, Liu H, Zhu H Y 2008 Chin. Phys. B 17 3236
[19]	Qin F, Chen J S 2009 Chin. Phys. B 18 2654
[20]	Men F D, Liu H, Fan Z L, Zhu H Y 2009 Chin. Phys. B 18 2649
[21]	Fan Z L, Men F D, Dou R B 2010 Acta Phys. Sin. 59 3715 (in Chinese) [范召兰、门福殿、窦瑞波 2010 59 3715]
[22]	Su G Z, Ou C J, Wang A Q P, Chen J C 2009 Chin. Phys. B 18 5189
[23]	Huang Z F, Ou C J, Chen J C 2009 Chin. Phys. B 18 1380
[24]	Butts D A, Rokhsar D S 1997 Phys. Rev. A 55 4346
[25]	Chou T T, Yang C N, Yu I H 1997 Phys. Rev. A 55 4257
[26]	Yan Z J 2000 Phys. Rev. A 61 063607
[27]	Yan Z J, Chen L X, Chen J C, Chen C H 2001 J. Xiamen Univ. (Nat. Sci.) 40 220 (in Chinese)[严子浚、陈丽璇、陈金灿、陈传鸿 2001 厦门大学学报 (自然科学版) 40 220]
[28]	Yan Z J, Li M Z, Chen L X, Chen C H, Chen J C 1999 J. Phys. A 32 4069
[29]	Pathria R K 1972 Statistical Mechanics (Oxford, New York, Toronto, Sydney, Braunschweig: Pergamon Press) p220

施引文献

[1]	DeMarco B, Jin D S 1999 Science 285 1703
[2]	Jochim S, Barterstein M, Altmeyer A, Hendl G, Riedl S, Chin C,Hecker Denschlag J, Grimm R 2003 Science 302 2101
[3]	Greiner M, Regal C A, Jin D S 2003 Nature 426 537
[4]	Modugno G, Roati G, Riboli F, Ferlaino F, Brecha R J, Inguscio M 2002 Science 297 2240
[5]	Yin J P, Wang Z L 2005 Prog. Phys. 25 235 (in Chinese)[印建平、王正岭 2005 物理学进展 25 235]
[6]	Milstein J N, Kokkelmans S J J M F, Holland M J 2002 Phys. Rev. A 66 043604
[7]	Ohashi Y, Griffin A 2003 Phys. Rev. A 67 063612
[8]	Heiselberg H 2001 Phys. Rev. A 63 043606
[9]	Ho T L 2004 Phys. Rev. Lett. 92 090402
[10]	Falco G M, Stoof H T C 2004 Phys. Rev. Lett. 92 130401
[11]	Perali A, Pieri P, Strinati G C 2004 Phys. Rev. Lett. 92 100404
[12]	Kinnunen J, Rodriguez M, Torma P 2004 Science 305 1131
[13]	Regal C A, Ticknor C, Bohn J L, Jin D S 2003 Nature 424 47
[14]	Xiong H W, Liu S J, Zhang W P, Zhan M S 2005 Phys. Rev. Lett. 95 120401
[15]	Stoof H T C, Houbiers M, Sackett C A, Hulet R G 1996 Phys. Rev. Lett. 76 10
[16]	Yuan D Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 3912 (in Chinese) (袁都奇 2006 55 3912)
[17]	Men F D, Liu H 2006 Chin. Phys. 15 2856
[18]	Men F D, Liu H, Zhu H Y 2008 Chin. Phys. B 17 3236
[19]	Qin F, Chen J S 2009 Chin. Phys. B 18 2654
[20]	Men F D, Liu H, Fan Z L, Zhu H Y 2009 Chin. Phys. B 18 2649
[21]	Fan Z L, Men F D, Dou R B 2010 Acta Phys. Sin. 59 3715 (in Chinese) [范召兰、门福殿、窦瑞波 2010 59 3715]
[22]	Su G Z, Ou C J, Wang A Q P, Chen J C 2009 Chin. Phys. B 18 5189
[23]	Huang Z F, Ou C J, Chen J C 2009 Chin. Phys. B 18 1380
[24]	Butts D A, Rokhsar D S 1997 Phys. Rev. A 55 4346
[25]	Chou T T, Yang C N, Yu I H 1997 Phys. Rev. A 55 4257
[26]	Yan Z J 2000 Phys. Rev. A 61 063607
[27]	Yan Z J, Chen L X, Chen J C, Chen C H 2001 J. Xiamen Univ. (Nat. Sci.) 40 220 (in Chinese)[严子浚、陈丽璇、陈金灿、陈传鸿 2001 厦门大学学报 (自然科学版) 40 220]
[28]	Yan Z J, Li M Z, Chen L X, Chen C H, Chen J C 1999 J. Phys. A 32 4069
[29]	Pathria R K 1972 Statistical Mechanics (Oxford, New York, Toronto, Sydney, Braunschweig: Pergamon Press) p220

[1]	田宝贤, 王钊, 胡凤明, 高智星, 班晓娜, 李静. “天光一号”驱动的聚苯乙烯高压状态方程测量. , 2021, 70(19): 196401. doi: 10.7498/aps.70.20210240
[2]	舒桦, 涂昱淳, 王寯越, 贾果, 叶君建, 邓文, 束海云, 杨艳平, 杜雪艳, 谢志勇, 贺芝宇, 方智恒, 华能, 黄秀光, 裴文兵, 傅思祖. 静-动加载相结合的材料状态方程实验平台的研制. , 2018, 67(6): 064101. doi: 10.7498/aps.67.20172502
[3]	汤文辉, 徐彬彬, 冉宪文, 徐志宏. 高温等离子体的状态方程及其热力学性质. , 2017, 66(3): 030505. doi: 10.7498/aps.66.030505
[4]	张其黎, 张弓木, 赵艳红, 刘海风. 氘、氦及其混合物状态方程第一原理研究. , 2015, 64(9): 094702. doi: 10.7498/aps.64.094702
[5]	贾果, 黄秀光, 谢志勇, 叶君建, 方智恒, 舒桦, 孟祥富, 周华珍, 傅思祖. 液氘状态方程实验数据测量. , 2015, 64(16): 166401. doi: 10.7498/aps.64.166401
[6]	周洪强, 于明, 孙海权, 何安民, 陈大伟, 张凤国, 王裴, 邵建立. 混合物状态方程的计算. , 2015, 64(6): 064702. doi: 10.7498/aps.64.064702
[7]	王坤, 史宗谦, 石元杰, 吴坚, 贾申利, 邱爱慈. 基于Thomas-Fermi-Kirzhnits模型的物态方程研究. , 2015, 64(15): 156401. doi: 10.7498/aps.64.156401
[8]	韩勇, 龙新平, 郭向利. 一种简化维里型状态方程预测高温甲烷PVT关系. , 2014, 63(15): 150505. doi: 10.7498/aps.63.150505
[9]	李风姣, 贺端威, 柳雷, 张毅, 敬秋民, 刘盛刚, 陈海花, 毕延, 徐济安. -Ce中的高压纵波声子模软化和状态方程描述. , 2012, 61(11): 116401. doi: 10.7498/aps.61.116401
[10]	门福殿, 王海堂, 何晓刚. 强磁场中Fermi气体的稳定性及顺磁性. , 2012, 61(10): 100503. doi: 10.7498/aps.61.100503
[11]	蒋国平, 焦楚杰, 肖波齐. 高强混凝土气体炮试验与高压状态方程研究. , 2012, 61(2): 026701. doi: 10.7498/aps.61.026701
[12]	朱希睿, 孟续军. 改进的含温有界原子模型对金的电子物态方程的计算. , 2011, 60(9): 093103. doi: 10.7498/aps.60.093103
[13]	宋萍, 蔡灵仓. Grüneisen系数与铝的高温高压状态方程. , 2009, 58(3): 1879-1884. doi: 10.7498/aps.58.1879
[14]	姜礼华, 刘福生, 田春玲. LiH晶体中离子间多体相互作用与高压下状态方程研究. , 2008, 57(7): 4412-4416. doi: 10.7498/aps.57.4412
[15]	王江华, 贺端威. 金刚石压砧内单轴应力场对物质状态方程测量的影响. , 2008, 57(6): 3397-3401. doi: 10.7498/aps.57.3397
[16]	张超, 孙久勋, 田荣刚, 邹世勇. 氮化硅α，β和γ相的解析状态方程和热物理性质. , 2007, 56(10): 5969-5973. doi: 10.7498/aps.56.5969
[17]	过增元, 曹炳阳, 朱宏晔, 张清光. 声子气的状态方程和声子气运动的守恒方程. , 2007, 56(6): 3306-3312. doi: 10.7498/aps.56.3306
[18]	田春玲, 刘福生, 蔡灵仓, 经福谦. 多体相互作用对高压固氦状态方程的影响. , 2006, 55(2): 764-769. doi: 10.7498/aps.55.764
[19]	姜旻昊, 孟续军. 用Hartree-Fock-Slater-Boltzmann-Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程. , 2005, 54(2): 587-593. doi: 10.7498/aps.54.587
[20]	黄秀光, 罗平庆, 傅思祖, 顾援, 马民勋, 吴江, 何钜华. 一种激光驱动高压状态方程绝对测量方法的探索. , 2002, 51(2): 337-341. doi: 10.7498/aps.51.337

计量

文章访问数: 8191
PDF下载量: 625
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板