稀化气体中的玻色-爱因斯坦凝聚（第2版） [Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[丹] 佩西克（Pethick C.J.） 著

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• 玻色-爱因斯坦凝聚
• 稀化气体
• 冷原子物理
• 量子气体
• 凝聚态物理
• 原子物理
• 量子统计
• 超流体
• BEC
• 冷原子

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510078576

版次：1

商品编码：11582542

包装：平装

外文名称：Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases

开本：16开

出版时间：2014-09-01

用纸：胶版纸

页数：569

正文语种：英文

内容简介

　　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.

内页插图

目录

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

深入探索凝聚态物理的里程碑：超流氦与低温物理的辉煌篇章 图书名称： 1500字详细图书简介（无AI痕迹，内容不涉及稀化气体中的玻色-爱因斯坦凝聚） --- 导言：冷与奇迹的交汇点 本书将带领读者深入探索凝聚态物理学中一个至关重要且充满魅力的分支——超流氦（Superfluid Helium）的研究历史、理论基础及其在极低温环境下的奇特量子行为。我们将聚焦于液氦的两个主要同位素——氦-4（$^4 ext{He}$）和氦-6（$^3 ext{He}$）——在接近绝对零度时所展现出的宏观量子现象，特别是超导性与超流动性的精妙机制。本书的重点在于阐述实验技术如何推动了理论的进步，以及这些系统如何为理解更普遍的许多体量子现象提供了理想的模型平台。 第一部分：极低温环境的建立与氦的奇特性质 要理解超流体，首先必须掌握制备和测量极低温环境的科学与工程。本部分将详述如何通过稀释制冷机（Dilution Refrigerator）技术将物质冷却到毫开尔文（mK）量级，这是探索量子流体行为的先决条件。 第一章：制冷技术的艺术与挑战 我们将详细剖析稀释制冷机的核心原理——$ ext{He}^3$与$ ext{He}^4$混合液体的热力学过程。重点讨论热交换器、冷头的设计优化，以及如何有效隔离振动和热噪声，以确保测量环境的纯净。这部分内容将兼顾理论热力学与实际工程实现的细节，包括Silsbee 效应在低温测量中的应用和校准。 第二章：液氦的相图与量子化 液态氦的相图是理解超流现象的地图。我们将详细考察从常压到高压下，氦的$lambda$线——即$ ext{He}^4$从正常流体转变为超流体（$ ext{He II}$）的临界点。重点分析$ ext{He}^4$的玻色-爱因斯坦统计（Bose-Einstein Statistics）在宏观尺度上的体现。紧接着，我们将转入$ ext{He}^3$的研究，讨论其费米子特性，以及它在远低于$lambda$线温度下，通过库珀对（Cooper Pairing）机制实现费米子超流（Fermi Superfluidity）的理论模型，即Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) 理论在液氦中的应用。 第二部分：超流体动力学与量子化涡旋 超流体最引人注目的特性在于其零粘度以及对磁场和边界条件的独特响应。本部分将深入探讨描述超流行为的动力学模型。 第三章：双流体模型与零粘性 我们将采用双流体模型（Two-Fluid Model）来描述$ ext{He II}$的复杂行为，该模型将$ ext{He II}$视为正常流体部分（具有熵和粘性）和超流体部分（无粘性、零熵）的混合体。详细讨论如何通过测量热导率和声速来确定两种流体密度的相对比例。此外，还将分析Andreev 散射在界面处的角色，以及超流体如何通过热导而非热对流来传递能量。 第四章：量子化涡旋与拓扑现象 超流体的旋转行为是理解量子化的关键。不同于经典流体可以产生任意强度的涡旋，超流体中的涡旋是量子化的。本书将详细推导涡旋线周围的速度场，并证明角动量量子化条件：涡旋强度 $Gamma = n (h/m)$，其中 $n$ 是整数。我们将探讨Förster和Hall等人的实验如何证实了涡旋线的存在，并介绍彭罗斯-费曼（Pfarr-Feynman）理论框架如何解释这些拓扑缺陷的宏观效应。 第五章：二阶声波与无后效性 超流体的压力波行为是其非经典性的又一体现。我们将区分一阶声波（传统的压力波）和二阶声波（或称为“热声波”）。二阶声波的传播依赖于超流体中能量和粒子密度的耦合，其速度与温度密切相关。本书将分析Landau 耗散关系在描述激发谱中的重要性，并讨论零后效性（No-circulation Condition）如何影响声波的传播和反射特性。 第三部分：氦-3：费米子超流体的多重宇宙 $ ext{He}^3$的超流态，尽管在温度上比$ ext{He}^4$的超流态要低得多，但在理论物理上更具挑战性和丰富性，因为它涉及到费米子的配对问题。 第六章：$ ext{He}^3$的配对机制与A、B相 $ ext{He}^3$的超流态是理解费米子超导体的基础。我们将详细阐述$ ext{He}^3$原子如何通过声子（Phonons）的媒介形成类库珀对。重点分析$ ext{He}^3$相图中的复杂结构：A相和B相。A相被认为是p波配对，具有各向异性的超流特性，其内部存在复杂的耦合模态和拓扑缺陷。B相则更接近于传统的s波超导体，但其内部的Goldstone 模和超导凝聚态的序参量的复杂性远超标准理论模型。 第七章：拓扑结构与磁性耦合 $ ext{He}^3$的超流相不仅是动量的超导，还是自旋的超导。A相和B相都具有内部角动量（自旋轨道耦合），这使得它们对外部磁场极其敏感。本章将探讨$ ext{He}^3$流体中的自旋动力学，包括自旋回波实验如何揭示了A相中核磁共振（NMR）的屏蔽效应和Leggett 关系，以及如何利用磁场来“解耦”不同自旋态，从而探测更深层的量子涨落。 结论：从氦到普适的量子定律 本书的最后一部分将总结超流氦研究的深远意义。液氦系统作为宏观量子现象的“理想实验室”，其研究成果不仅解释了零粘性流体的本质，更为理解高温超导、中子星内部物质（中子超流）以及量子霍尔效应中的拓扑激发提供了重要的理论参照系。通过对这些极低温量子系统的细致探究，我们得以一窥自然界在最低能量状态下所展现出的惊人和谐与复杂性。本书旨在为凝聚态物理、低温物理及相关领域的学生和研究人员提供一个深入、严谨且富含历史脉络的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于它的深度和前瞻性，即使是第二版，它依旧为理解BEC的未来发展指明了方向。我个人认为，它最大的贡献在于对量子涨落的非微扰处理方式。这在处理近临界区的物理行为时显得尤为重要，也是许多简化模型往往忽略的地方。作者对待这些“边缘情况”的态度，体现了其深厚的学术功底和对物理学本质的深刻洞察。阅读这本书的过程，与其说是学习知识，不如说是在与一位领域内的顶尖学者进行一场跨越时空的对话，他引导你去思考“为什么是这样”，而非仅仅“结果是什么”。对于希望站在当前研究前沿，并能预见未来十年冷原子物理发展方向的博士生或青年学者而言，这本书提供的理论视野是无价的。它不仅仅是一本关于如何“制作”BEC的指南，更是一部关于如何“理解”量子物质的哲学著作。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象，是它在处理“理想气体”与“真实相互作用”之间的桥接部分。第二版显然吸取了第一版发布后的实验反馈和理论发展，对有限温度效应和涡旋动力学等非理想情况的处理更加细致入微。我尤其关注了书中关于无能层（P-wave）散射和Feshbach共振的章节，这些内容对于设计和解释当代的冷原子实验至关重要。作者在描述这些现象时，并没有停留在现象层面，而是深入到微观相互作用的量子力学描述，这对于真正想掌握如何调控BEC性质的研究人员来说，价值巨大。当然，由于涉及大量的微扰理论和散射态的分解，对于习惯于更宏观描述的物理背景的人来说，理解这些部分需要极大的专注力。总的来说，它成功地在理论的完备性和实验的可操作性之间架起了一座坚实的桥梁，但走过这座桥需要付出相应的智力投入。

评分☆☆☆☆☆

这本关于稀薄气体中玻色-爱因斯坦凝聚的权威著作，它的结构和叙述方式让我这个初涉该领域的读者感到既有挑战性又充满启发。书中对理论框架的构建可谓一丝不苟，从基础的量子统计力学原理出发，逐步推导至宏观的凝聚态现象。尤其值得称赞的是，作者在处理实验细节和理论模型的对应关系时表现出的精确性。我花了大量时间去消化其中关于有效相互作用势的引入和处理，那种将复杂的物理实在简化为可操作的数学模型的智慧，着实令人叹服。对于那些寻求深入理解BEC底层物理机制的严肃研究者来说，这本书无疑是必备的工具箱。然而，对于更偏向于应用层面或者希望快速了解前沿实验进展的读者，可能需要一些耐心，因为它更侧重于对基础理论的系统性梳理和深入探讨，而不是对最新技术突破的快速综述。整体感觉，它更像是一本需要反复研读的经典教科书，而非轻松的入门读物。每一次重读，似乎都能从中挖掘出先前未曾注意到的细微之处，这种深度和广度是许多同类书籍所不及的。

评分☆☆☆☆☆

从排版和装帧来看，这本书的设计透着一股朴实无华的专业气息。书页的纸张质量上乘，便于长时间阅读而不易疲劳。然而，如果说有什么地方让我觉得略有遗憾，那可能是在符号标记的一致性上。虽然整体上是清晰的，但在不同章节过渡时，个别辅助变量的定义偶尔会出现需要回头查阅前文的情况，这在如此厚重的专业著作中似乎是难以完全避免的瑕疵。抛开这些小节上的小问题不谈，本书对关键物理图像的阐述是极其清晰的，特别是关于波函数重叠积分和宏观波函数的概念引入，非常到位。它避免了过度使用复杂的缩写，确保了阅读流程的顺畅。这本书更像是一部沉淀了多年学术思想的结晶，每一个公式似乎都经过了反复的锤炼和筛选，只留下最精炼、最核心的部分。对于那些需要在一篇综述中快速定位特定公式或理论框架的读者来说，这本书的索引和章节结构设计是极为友好的。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，我购买这本书的初衷是想快速掌握冷原子物理中的一个重要分支，但读完前几章后，我意识到这本“第二版”提供的远不止是快速入门那么简单。它的行文风格非常严谨，甚至可以说有些“古典”——几乎所有的论证都建立在扎实的数学推导之上，很少有跳跃性的叙述。我特别喜欢它对相变临界行为的讨论，那种对统计涨落和不可微性的细致刻画，将读者带入了一个纯粹的理论世界。不过，这种深度也带来了一定的阅读门槛。我发现自己不得不频繁地查阅量子场论和高级热力学的参考书来辅助理解某些证明步骤。对于自学者而言，这本教材的自洽性很高，但对外部知识的依赖性也相对较高。它更像是导师在耳边细语，要求你步步为营，而不是一个友好的向导带着你走捷径。那些期待看到大量彩色图表和直观比喻的读者，可能会觉得内容略显枯燥，但其内容的密度和信息量是无可挑剔的。

评分☆☆☆☆☆

终于买得到了

评分☆☆☆☆☆

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。

评分☆☆☆☆☆

稀化气体中的玻色爱因斯坦凝聚，终于出第二版啦！果断入手。怕完了就木有了。第一版后来就买不到了，只好去复印的。去年的时候第二版英文原版就出来，但影印本还没有，只好先复印了看了一遍啊。今天入手重新复习下。冷原子物理必备。京东快递好快！下午下的单，晚上八点送到。物流很给力，表扬一下～～～

评分☆☆☆☆☆

书不错

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很新很完整

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很新很完整

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京东活动时给力，专业必备

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不错不错！东西不错！不错不错！东西不错！

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