خواص ترابرد گاز ابرشاره بوزی در حضور ناخالصی
چکیده
وقوع چگالش بوز-اینشتین در گازهای رقیق به دام افتاده فراسرد زمینه ای کاملاً جدید از تحقیقات را در فیزیک گازهای کوانتومی به وجود آورده و تاکنون مخلوط دو مولفه ای چگاله ی بوز-اینشتین این گازها از دو دیدگاه نظری و تجربی مطالعه و بررسی شده است. در این پایان نامه دمای گذار و وابستگی دمایی برخی از خواص ترابرد دستگاه های ابرشاره بوزی به دام افتاده را بررسی خواهیم کرد. سامانه ای که در اینجا مورد بررسی قرار می گیرد یک مخلوط گازی بوزن-فرمیون قطبیده اسپینی به دام -افتاده ی دوقطبی در حضور ناخالصی است که دمای گذار آن را با استفاده از مدل دوشاره ای محاسبه می کنیم. از آن جا که گاز فرمیونی قطبیده ی اسپینی است، مطابق اصل طرد پائولی از برهم کنش بین فرمیون های با اسپین یکسان صرف نظر می شود که در این صورت شرایط برای ابرشارگی فرمیون ها فراهم نیست و مخلوط شامل فرمیون های عادی و بوزون های ابرشاره خواهد بود. نشان خواهیم داد که تغییرات دمای گذار نسبت به طول پراکندگی ناخالصی و بوز-فرمی، خطی است. از طرفی خواهیم دید که دمای گذار برای برهم کنش جاذبه-ی بوزون-ناخالصی افزایش و برای برهم کنش دافعه ی آن ها کاهش می یابد. از آن جا که برهم کنش دوقطبی-دوقطبی با عامل ناهمسانگردی دام توصیف می شود، برای اندازه گیری اثر ناخالصی در سامانه کافی است از یک دام همسانگرد، که سهم برهم کنش دوقطبی-دوقطبی صفر است و روش بازآوایی فشباخ، که در آن پتانسیل تماسی با تنظیم طول پراکندگی قابل چشم پوشی می شود، استفاده کرد. سپس با محاسبه ی اثر ناخالصی روی دمای گذار و با در نظر گرفتن هندسه های مختلف برای دام، تغییر دمای گذار را به واسطه ی برهم کنش بوز-فرمی بدست می آوریم. خواهیم دید که تغییرات دمای گذار ناشی از برهم کنش مولفه های برانگیخته بوز-فرمی در یک دام ناهمسانگرد، مستقل از عامل ناهمسانگردی دام است. در ادامه با محاسبه ی ضریب چسبندگی برشی در حد دماهای پایین سعی می کنیم به درک بهتری از خواص ترابرد دستگاه ابرشاره بوزونی در حضور برهم کنش های تماسی و دوقطبی-دوقطبی دست یابیم. برای این منظور، با استفاده از رهیافت فرمول کوبو، ضریب چسبندگی برشی را در دو محدوده دمایی بزرگتر و کوچکتر از دمای ایجاد چگالش بوز-اینشتین محاسبه می کنیم. پایین تر از این دما برخوردهای دوجسمی بین ناچگاله ها و برخورد بین اتم های ناچگاله و چگاله ها حائز اهمیت می شوند. با استفاده از توابع گرین حالت غیر تعادلی و در تقریب مرتبه ی دوم بیلیاو توابع خودانرژی مناسب را، که در برگیرنده ی برخوردهای مذکور باشند، محاسبه می-کنیم. زمان واهلش ناشی از این برخوردها را با استفاده از توابع خودانرژی بدست می آوریم. بالاتر از دمای ایجاد چگالش بوز-اینشتین که اکثر اتم ها ناچگاله هستند، زمان واهلش در برگیرنده ی برخورد بین اتم های چگاله و ناچگاله بسیار بزرگتر از زمان واهلش ناشی از برخورد اتم های ناچگاله خواهد شد که به چسبندگی برشی یک گاز کلاسیکی می رسیم. در محدوده ی دمایی خیلی پایین تر از دمای گذار، تعداد اتم های چگاله بسیار بیشتر از اتم های ناچگاله است و لذا ضریب چسبندگی برشی توسط برخورد بین اتم های چگاله و ناچگاله تعیین می شود.