有限温度玻色凝聚气体（英文影印版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[加拿大] 格里芬（A. Griffin）等 著

图书标签:

• 玻色-爱因斯坦凝聚
• 低温物理
• 凝聚态物理
• 量子气体
• 统计物理
• 有限温度
• 相变
• 量子统计
• 热力学
• 英文教材

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301245514

版次：1

商品编码：11550162

包装：平装

丛书名： 中外物理学精品书系

开本：16开

出版时间：2014-08-01

用纸：胶版纸

页数：480

编辑推荐

　　《有限温度玻色凝聚气体》是影印版英文专著，原书由剑桥大学出版社于2009年出版。玻色爱因斯坦凝聚在近代物理学中影响很远，而超冷原子等的研究也是近来非常受关注的方向，并已经催生了应用研究。本书对于意欲了解这一领域的读者非常有帮助，对于专业的研究者和研究生也是难得的参考书。

内容简介

　　1995年，陷俘超冷原子气体玻色爱因斯坦凝聚的发现给玻色凝聚稀薄气体的理论和实验研究都带来了爆炸性的发展。本书提供了详细的超流玻色气体的非平衡态行为和双组分动力学理论。本书利用简单的微观模型，在无碰撞和碰撞为主的区域都给出了清晰明了的集体模式。
　　《有限温度玻色凝聚气体（英文影印版）》适合超冷原子物理，原子、分子和光物理，以及凝聚态物理领域的研究者和研究生阅读。

作者简介

　　(加拿大)格里芬（A. Griffin），加拿大多伦多大学教授。

目录

Preface page ix
1 Overview and introduction 1
1.1 Historical overview of Bose superfluids 9
1.2 Summary of chapters 12
2 Condensate dynamics at T = 0 19
2.1 Gross-Pitaevskii (GP) equation 20
2.2 Bogoliubov equations for condensate fluctuations 28
3 Coupled equations for the condensate
and thermal cloud 32
3.1 Generalized GP equation for the condensate 33
3.2 Boltzmann equation for the noncondensate atoms 39
3.3 Solutions in thermal equilibrium 43
3.4 Region of validity of the ZNG equations 46
4 Green's functions and self-energy approximations 54
4.1 Overview of Green's function approach 54
4.2 Nonequilibrium Green's functions in normal systems 58
4.3 Green's functions in a Bose-condensed gas 68
4.4 Classification of self-energy approximations 74
4.5 Dielectric formalism 79
5 The Beliaev and the time-dependent HFB
approximations 81
5.1 Hartree-Fock-Bogoliubov self-energies 82
5.2 Beliaev self-energy approximation 87
5.3 Beliaev as time-dependent HFB 92
5.4 Density response in the Beliaev-Popov approximation 98
6 Kadanoff-Baym derivation of the ZNG equations 107
6.1 Kadanoff-Baym formalism for Bose superfluids 108
6.2 Hartree-Fock-Bogoliubov equations 111
6.3 Derivation of a kinetic equation with collisions 115
6.4 Collision integrals in the Hartree-Fock approximation 119
6.5 Generalized GP equation 122
6.6 Linearized collision integrals in collisionless theories 124
7 Kinetic equation for Bogoliubov thermal
excitations 129
7.1 Generalized kinetic equation 130
7.2 Kinetic equation in the Bogoliubov-Popov approximation 135
7.3 Comments on improved theory 143
8 Static thermal cloud approximation 146
8.1 Condensate collective modes at finite temperatures 147
8.2 Phenomenological GP equations with dissipation 157
8.3 Relation to Pitaevskii's theory of superfluid relaxation 160
9 Vortices and vortex lattices at finite temperatures 164
9.1 Rotating frames of reference: classical treatment 165
9.2 Rotating frames of reference: quantum treatment 170
9.3 Transformation of the kinetic equation 174
9.4 Zaremba-Nikuni-Griffin equations in a rotating frame 176
9.5 Stationary states 179
9.6 Stationary vortex states at zero temperature 181
9.7 Equilibrium vortex state at finite temperatures 184
9.8 Nonequilibrium vortex states 187
10 Dynamics at finite temperatures using the
moment method 198
10.1 Bose gas above TBEC 199
10.2 Scissors oscillations in a two-component superfluid 204
10.3 The moment of inertia and superfluid response 220
11 Numerical simulation of the ZNG equations 227
11.1 The generalized Gross-Pitaevskii equation 228
11.2 Collisionless particle evolution 231
11.3 Collisions 237
11.4 Self-consistent equilibrium properties 248
11.5 Equilibrium collision rates 252
12 Simulation of collective modes at finite temperature 256
12.1 Equilibration 257
12.2 Dipole oscillations 260
12.3 Radial breathing mode 263
12.4 Scissors mode oscillations 270
12.5 Quadrupole collective modes 279
12.6 Transverse breathing mode 286
13 Landau damping in trapped Bose-condensed gases 292
13.1 Landau damping in a uniform Bose gas 293
13.2 Landau damping in a trapped Bose gas 298
13.3 Numerical results for Landau damping 303
14 Landau's theory of superfluidity 309
14.1 History of two-fluid equations 309
14.2 First and second sound 312
14.3 Dynamic structure factor in the two-fluid region 317
15 Two-fluid hydrodynamics in a dilute Bose gas 322
15.1 Equations of motion for local equilibrium 324
15.2 Equivalence to the Landau two-fluid equations 331
15.3 First and second sound in a Bose-condensed gas 339
15.4 Hydrodynamic modes in a trapped normal Bose gas 345
16 Variational formulation of the Landau
two-fluid equations 349
16.1 Zilsel's variational formulation 350
16.2 The action integral for two-fluid hydrodynamics 356
16.3 Hydrodynamic modes in a trapped gas 359
16.4 Two-fluid modes in the BCS-BEC crossover at unitarity 370
17 The Landau-Khalatnikov two-fluid equations 371
17.1 The Chapman-Enskog solution of the kinetic equation 372
17.2 Deviation from local equilibrium 377
17.3 Equivalence to Landau-Khalatnikov two-fluid equations 387
17.4 The C12 collisions and the second viscosity coefficients 392
18 Transport coefficients and relaxation times 395
18.1 Transport coefficients in trapped Bose gases 396
18.2 Relaxation times for the approach to local equilibrium 405
18.3 Kinetic equations versus Kubo formulas 412
19 General theory of damping of hydrodynamic modes 414
19.1 Review of coupled equations for hydrodynamic modes 415
19.2 Normal mode frequencies 418
19.3 General expression for damping of hydrodynamic modes 420
19.4 Hydrodynamic damping in a normal Bose gas 424
19.5 Hydrodynamic damping in a superfluid Bose gas 428
Appendix A Monte Carlo calculation of collision rates 431
Appendix B Evaluation of transport coefficients:
technical details 436
Appendix C Frequency-dependent transport coefficients 444
Appendix D Derivation of hydrodynamic damping formula 448
References 451
Index 459

前言/序言

好的，以下是为您的图书《有限温度玻色凝聚气体（英文影印版）》量身定制的图书简介，内容力求详实、专业，避免任何人工痕迹： --- 理论物理前沿：深入探索凝聚态物理的基石 《有限温度玻色凝聚气体（英文影印版）》 是一部深入探讨量子多体系统核心问题的权威性著作。本书聚焦于玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）现象在非零温度下的复杂行为，系统性地梳理了从基本理论框架到前沿实验现象的完整知识体系。本书不仅是凝聚态物理、原子分子物理以及量子光学领域研究人员和高年级学生的必备参考书，更是理解宏观量子现象如何依托于微观粒子统计特性的经典教材。 核心内容聚焦：从理想模型到真实系统的桥梁 本书的结构设计精巧，旨在引导读者逐步跨越从零温极限到有限温度环境的理论鸿沟。 第一部分：理论基础与统计力学框架 本部分为后续深入研究奠定坚实的理论基础。重点阐述了玻色子系统的量子统计特性，特别是玻色-爱因斯坦分布函数在不同温度和化学势下的演化规律。书中详细分析了理想玻色气体（IBG）模型在三维（3D）和准二维（2D）体系中的热力学行为，包括系统的密度、内能、比热容的精确计算方法。特别关注了零温下BEC的形成条件（临界温度 $T_c$）的推导过程及其物理图像的清晰阐释。 第二部分：有限温度下的凝聚体结构与性质 当温度 $T$ 略高于 $T_c$ 或略低于 $T_c$ 时，凝聚态的性质展现出丰富的复杂性。本书着重分析了有限温度下宏观波函数（序参量）的有效行为。读者将详细学习如何使用格林函数方法和平均场理论来处理粒子间的相互作用效应。书中对弱相互作用玻色系统的Bogoliubov 变换在有限温度下的推广进行了详尽的阐述，揭示了有限温度下准粒子激发谱的展宽和衰减机制。此外，凝聚体中元激发（Excitations） 的行为，如声子（Phonons）的色散关系，以及它们如何影响系统的集体振荡模式（如呼吸模、四极模），均被赋予了细致的分析。 第三部分：非理想系统与几何限制效应 现代实验越来越依赖于对粒子进行空间囚禁。本书的精髓之一在于其对在势阱中捕获的玻色气体的处理。对于由激光或磁场形成的谐振子势阱（Harmonic Trap）或更复杂的势阱，本书提供了精确的解析解和数值计算的指导。读者将掌握如何计算囚禁玻色气体的临界温度修正、密度剖面以及稳态解。 书中对均匀介质与囚禁介质之间的差异进行了深入的比较和讨论，强调了边界条件和势能对凝聚体宏观特性的决定性影响。特别是，对于低维度系统（如薄膜和一维链）中凝聚现象的独特表现，如Leggett-Grosz 理论在有限温度下的适用性，进行了深入探讨。 第四部分：涨落、拓扑缺陷与超流性 超越平均场描述，本书将目光投向了量子涨落的精细结构。有限温度下的玻色系统不可避免地存在拓扑缺陷（如涡旋）。书中详细分析了量子涡旋在有限温度下的产生、动力学以及它们对系统热力学和传输性质（如粘滞性）的影响。对Kosterlitz-Thouless (KT) 转变在二维模型中的理论框架进行了复习，并讨论了在有限温度下，这些拓扑激发如何影响系统的超流特性和相变。 学术价值与适用群体 本书的特点在于其理论深度与实验相关性的完美结合。作者采用了严谨的物理学语言，但同时配以大量的图表和例题，帮助读者构建清晰的物理图像。 研究人员： 为研究超冷原子、超流氦、BEC阵列、介观物理以及量子信息交叉领域的学者提供了一个坚实的理论参考平台，尤其在处理非零温度下的激发和损耗问题时，本书提供的数学工具和物理洞察至关重要。 研究生与高年级本科生： 作为高级统计物理或凝聚态物理课程的配套教材，本书能够有效弥补标准教材在深度和广度上对BEC有限温度效应处理的不足。 实验物理学家： 尽管本书偏重理论推导，但其对实验可观测量的预测（如隧穿光谱、密度涨落测量）具有直接指导意义，是解读复杂实验数据的关键钥匙。 通过对有限温度玻色凝聚气体这一核心物理现象的全面、深入剖析，本书不仅记录了量子统计物理学的重要成就，更指引着探索下一代量子材料和精密测量的研究方向。阅读本书，即是步入当代理论物理研究的最前沿。

评分☆☆☆☆☆

对于任何希望深入理解玻色-爱因斯坦凝聚体在现实世界中行为的研究者而言，这本《有限温度玻色凝聚气体》（英文影印版）绝对是一本价值连城的参考书。它以一种近乎“百科全书”式的严谨和全面，将有限温度下的BEC现象展现在读者面前。 我特别欣赏书中对于各种近似方法的系统梳理和评价。作者并没有回避那些在实际计算中常常需要用到的近似，比如平均场近似、Landau-Ginzburg理论等，而是详细地阐述了它们的物理基础、适用范围以及局限性。他会清晰地指出，为什么在某些情况下，只考虑理想玻色气体是远远不够的，而有限温度下的相互作用以及量子涨落，才是决定BEC真实性质的关键。 书中对“自由能”概念的多次重访，贯穿了整本书的始终，从相变过程的描述，到临界点的分析，再到不同温度下的相平衡，都离不开自由能的指导。作者通过对自由能的微小变化进行分析，让我们得以窥探BEC系统内在的动力学和稳定性。这种“自上而下”的分析方法，对于构建完整的物理图像至关重要。 而且，本书在讨论过程中，非常巧妙地引入了大量的图表和数值模拟结果。这些直观的展示，不仅帮助我们理解抽象的理论公式，也让我们能够更清晰地看到理论预测与实验观测之间的联系。特别是关于BEC的集体激发模式（如声波、涡旋等）在有限温度下的演化，那些动态的图像，让我对这些现象有了更深刻的认识。 这本书的挑战性在于其内容的深度和广度，但正是这种挑战，才使得它成为一本真正能够提升研究水平的著作。每一次阅读，都会有新的发现和感悟。它是一本需要反复研读、细细品味的“工具书”，更是我们探索量子世界的“宝藏”。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让人在反复研读中不断获得新知的书。对于我这种在玻色凝聚领域摸索多年的研究者来说，这本书提供了一个极为宝贵的视角，那就是“有限温度”的普适性和重要性。我以前可能更倾向于在理想模型下进行推导，而这本书则让我看到了，脱离了理想模型的限制，实际的BEC系统会展现出多么丰富和复杂的光景。 我非常喜欢作者对“相变”这一概念的细致入微的分析。它不仅仅是简单地描述了从普通玻色气体到凝聚体的转变，而是深入到相变过程中每一个微小细节的演化。例如，书中对临界现象的讨论，包括其普适性类比以及对不同维度下相变行为的比较，都给我带来了极大的启发。让我开始重新审视许多曾经被我视为“理所当然”的物理现象。 书中对于“量子涨落”的讨论，虽然不是这本书的唯一焦点，但它却以一种恰到好处的方式融入了有限温度的讨论中。作者并没有把量子涨落独立出来作为一个单独的章节，而是将其看作是有限温度下BEC系统固有的一部分，并分析了它们如何影响系统的宏观性质。这种“润物细无声”的处理方式，反而让读者更容易接受并理解这种复杂的相互作用。 而且，让我惊喜的是，书中还涉及了一些前沿的研究方向，比如与超流、量子相干性相关的讨论，都与有限温度下的BEC紧密相连。这让我看到了理论研究如何不断地向前推进，以及有限温度这一条件在其中扮演的不可或缺的角色。 这本书的英文原文，在学术界的严谨性和表达的准确性上，可以说是达到了极高的水准。对于需要进行前沿研究的学者来说，掌握和理解书中内容，无疑是必不可少的。它是一本值得反复阅读和思考的“必读”书籍，每一遍阅读都会有新的收获。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本《有限温度玻色凝聚气体》（英文影印版），就被它如同“百科全书”般的详实和系统所吸引。这本书的优点在于，它并没有把有限温度下的BEC看作是一种“修正”或“扰动”，而是将其视为BEC最本质、最普遍的存在状态，并以此为出发点，展开了深入的理论探讨。 我尤其欣赏作者在处理“非理想性”问题时的细致。书中花费了相当大的篇幅来讨论各种类型的相互作用，包括短程和长程相互作用，以及它们对BEC形成和性质的影响。作者会清晰地给出如何从微观粒子相互作用推导出宏观统计性质的方法，这对于需要进行精确计算和模型构建的研究者来说，是非常宝贵的指导。 让我印象深刻的是，书中对“多体效应”的探讨。它不仅仅停留在二体相互作用的层面，而是将目光投向了更复杂的、多粒子之间的协同作用。作者通过引入各种理论工具，比如Green函数方法、密度矩阵展开等，来描述和分析这些多体效应在有限温度下的表现。这让我认识到，BEC的复杂性远远超出了一开始的想象。 这本书的另一大亮点是，它非常注重理论与实验的结合。作者在阐述每一个理论概念时，都会适当地提及相关的实验观测，并分析理论模型如何能够解释这些实验现象。这种“理论指导实验，实验验证理论”的良性循环，贯穿了整本书，让学习过程充满了动态性和实践性。 虽然这本书的阅读门槛相对较高，但它提供的知识深度和广度，绝对是物超所值的。对于希望在玻色凝聚体研究领域取得突破的科研人员来说，这本书无疑是一个强大的理论武器和宝贵的参考资源。它提供了一个完整的框架，让我能够从全新的角度去理解和分析BEC的方方面面。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《有限温度玻色凝聚气体》（英文影印版），就被它厚重的体积和密密麻麻的公式吓了一跳，但随之而来的，却是深深的好奇和期待。这本书的写作风格非常独特，与其说是一本教科书，不如说它更像是一位资深研究者在一个咖啡馆里，一边喝着咖啡，一边娓娓道来他对有限温度下玻色凝聚体那些最深刻的理解。 它并没有一开始就抛出艰涩的数学框架，而是从一个相对容易理解的物理图像出发，逐渐引导读者进入更复杂的理论世界。我喜欢它那种“循序渐进”的教学方式，作者并没有假设读者已经具备了非常扎实的量子统计背景，而是会适时地回顾和解释一些必要的概念，比如量子统计分布的几个关键特征，以及它们在描述大量粒子系统中的重要性。 这本书最吸引我的地方在于，它并没有仅仅停留在理论的阐述，而是非常注重物理直觉的培养。作者常常会用一些非常形象的比喻来解释一些难以理解的物理概念，比如描述玻色子的“集体行为”时，他会将其比作一群受到某种“集体意识”驱使的舞者，而不是孤立的个体。这种方式极大地降低了理解门槛，也让整个阅读过程变得更加有趣。 而且，在讨论到一些关键性的物理量，比如凝聚体的粒子数密度、动量分布或者能量等时，作者都会从多个角度进行分析，既有宏观的统计推导，也有微观的粒子相互作用考量。让我印象最深刻的是，他对“有效势”概念的深入剖析，这在理解实际实验中可能存在的各种复杂因素时，提供了非常实用的工具。 这本书的翻译（影印版）虽然有一些地方可能需要反复推敲，但整体上瑕不掩瑜。它提供了一种不同于传统教科书的学习体验，更注重培养读者的独立思考能力和对物理现象的深刻洞察。我会在接下来的时间里，慢慢品读这本书，相信它会给我带来更多的启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直就像在凝聚态物理领域投下了一颗重磅炸弹，尤其对于那些对量子统计和低温物理抱有浓厚兴趣的同行们来说，这绝对是一本不容错过的案头之作。我承认，在翻开这本书之前，我对于玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的理解还停留在教科书上的理论推导和一些基础性的实验现象。然而，这本书以一种近乎“沉浸式”的方式，将我带入了有限温度下BEC的复杂而迷人的世界。 它不仅仅是简单地罗列公式和概念，更重要的是，作者在梳理知识脉络的同时，深入浅出地剖析了诸多关键性的物理细节。比如，在讨论玻色子统计分布时，作者并没有止步于狄拉克函数的引入，而是花了大量篇幅去解释了有限温度对费米子和玻色子统计分布的修正，以及这些修正如何体现在宏观的物理性质上。我尤其欣赏他对“有效自由能”概念的引入，这使得理解BEC的相变过程和临界温度下的行为变得更加直观。书中对不可解的量子涨落的讨论，也给我留下了深刻的印象，它让我意识到，即便在宏观尺度下，量子效应依然扮演着不可或缺的角色。 这本书在数学推导的严谨性上达到了相当高的水准，每一处公式的推导都清晰明了，丝丝入扣，这对于需要进行深入研究的读者来说，无疑是极大的福音。然而，它并没有因此而变得枯燥乏味。作者善于结合具体的物理模型和实验情境来阐述理论，使得抽象的数学语言与生动的物理现象之间建立起紧密的联系。例如，在讨论非理想玻色气体时，书中不仅给出了详细的数学描述，还联系了超流氦等实际的实验系统，这让我能够更深刻地理解理论的实际应用价值。 让我印象深刻的是，书中对于“有限温度”这一条件的强调，并且系统地阐述了它对BEC形成、演化以及性质的影响。许多教科书往往侧重于零温下的理想情况，而这本书则将我们带到了更接近现实的、存在温度效应的场景。这对于我理解那些在实验中观察到的、与理想模型不符的现象，提供了重要的理论支撑。比如，关于有限温度下BEC的动量分布、能量分布以及其稳定性等问题，都有深入的分析和讨论。 总体而言，这本书为我打开了一扇新的大门，让我对凝聚态物理中的一个重要课题有了更系统、更深入的认识。它在理论的深度和广度上都达到了新的高度，同时又保持了一定的可读性，这在同类书籍中是难能可贵的。我强烈推荐给任何对量子统计、低温物理、以及前沿凝聚态物理现象感兴趣的学者和学生。

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专业书，就是发票处理出了问题。。。

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有限温度玻色凝聚气体（英文影印版）

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