Spin-orbit coupled fermi gases under adiabatic rotation
Adyabatik dönen spin-momentum bağlı fermi gazlar
- Tez No: 434277
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MENDERES IŞKIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde adiyabatik d önme ile Rashba spin-momentum ba ğını n (SMB) harmonik tuzaklanm ış iki boyutlu Fermi gaz sistemlerinde BCS-BEY ge çi şi boyunca ortak etkileri girdaplar uyar ılmad ığı varsayı mı altında incelenmi ştir. Öncelikle etkile şimsiz Fermi gaz , tuzak potansiyeli hem yarı -klasik hem de kesin kuantum mekaniksel yakla şımlar alt ında ele alı narak incelenmi ştir. Yeterince y üksek şiddetli SMB ya da y üksek d önme h ızları nda gaz yo ğunlu ğu karakteristik bir halka şeklini al ır. Bu ilginç halka şekline sahip sistemin olu şması i çin hem spin-momentum ba ğı nı n hem de d önmenin mevcut olması gerekti ği g österilmi ştir. Bu yo ğunluk profi linin olu şması i çin gereken kritik d önme frekansı hesaplanm ış ve bu pro filin deneysel olarak ula şı labilir s ıcaklı klara kadar varl ığını s ürd ürebilece ği öng ör ülm üşt ür. Daha sonra, BCS orta-alan yakla şımı ile par çacı k etkile şimleri g öz ön ünde bulundurularak, d önmenin, di ğer bir deyi şle Corilolis etkilerinin, üst ün-ak ışkan durumda olu şan Cooper çiftlerini kı rma mekanizması incelenecektir. Çift k ırı lması nı n ba şlad ığı ve üst ün-ak ışkanl ığı n tamamen yok oldu ğu kritik d önme frekansları SMB'nin şiddeti ya da etkile şimin bir fonksiyonu olarak hesaplanm ıştı r. Yerel yo ğunluk yakla şı mı sonu çları ile tam kuantum mekaniksel Bogoliubov-de Gennes hesaplar ı kar şıla ştı rı lı p, d önme ile SMB'nin ortak ve zı t etkilerinin, merkezdeki d önmeyen üst ün-ak ışkan çiftlerden bo şluk ya da kı smi olarak d önen üst ün-ak ışkan çiftlerle normal par çac ıkları n bir arada oldu ğu bir ara faz, enerji aralı ksı z üst ün-ak ışkan, ile ayr ılm ış rijit şekilde d önen normal par çac ıklar halkası ihtimallerine izin verdi ği g österilmi ştir. B üt ün limitler detaylı ca incelenerek m ümkün olan durumlarda analitik ve yar ı-analitik sonu çlar verilmi ştir. SMB'siz iki boyutlu etkile şimli Fermi gaz sistemleri de daha önceden çok az incelenmi ştir. SMB'siz durumda çift kı rı lması nı n ba şlad ığı kritik rotasyon ile ilgili analitik ifade bulunmu ştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis we analyze the interplay of adiabatic rotation and Rashba spin-orbit coupling (SOC) throughout the BCS-BEC evolution of a harmonically trapped Fermi gas in two dimensions under the assumption that vortices are not excited. We fi rst study the non-interacting Fermi gas by taking the trapping potential into account via both semi-classical and exact quantum-mechanical approaches. We show that for high enough spin-orbit coupling strength or rotation, the gas forms a characteristic ring shaped annulus. We demonstrate that formation of such an intriguing annulus requires presence of both the spin-orbit coupling and rotation. We compute the critical rotation frequency for emergence of this density pro file and we predict that it survive at experimentally accessible fi nite temperatures. Then, by taking the interactions into account via the BCS mean- field approximation, we study the pair-breaking mechanism that is induced by rotation, i.e., the Coriolis e fect. We calculate the critical rotation frequencies for the onset of pair breaking in the superfluid phase and the destruction of superuidity as a function of interaction or SOC strength. Comparing full quantum mechanical Bogoliubovde Gennes calculations with local density approximation results, we show that the interplay between spin-orbit couping and rotation allows the possibility of creating either an isolated annulus of rigidly rotating normal particles that is disconnected from the central core of non-rotating superfluid pairs or an intermediate mediator phase where the superfluid pairs and normal particles coexist as a partially rotating gapless superfluid. We present extensive phase diagrams and find that a gapless superfluid phase may occupy a considerable region in the trap pro file. We also study all the limits in great detail providing analytic and semi-analytic results when possible. We note that the e ect of adiabatic rotation on a two dimensional interacting Fermi gas without SOC is not studied previously either. We provide an analytical expression for the critical rotation for the onset of pair breaking in the no SOC case.
Benzer Tezler
- Richardson solution for the spin-orbit coupled fermi gas
Spin-momentum bağlı fermi gazlarında Richardson çözümü
BUĞRA TÜZEMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET LEVENT SUBAŞI
- Hedef kimyasala duyarlı floresan malzemelerin sentezi ve kimyasal sensörlerde kullanımı
Synthesis of fluorescent materials sensitive to target chemicals and usage in chemical sensors
FEHMİ KARAGÖZ
- Bazı lityum izotoplarının saçılma tesir kesitlerinin çiftlenmiş kanallar metoduyla hesaplanması
Calculation of scattering cross sections of some lithium isotopes with the coupled channel method
DENİZ CANBULA
Doktora
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL BABACAN
- Nanoelectronics and quantum transport of dirac particles
Dırac partiklerinin nanoelektronik ve kuantum taşınımı
SABER ROSTAMZADEH
- Dirac-like Hamiltonians and the Berry gauge fields in diverse physical systems: Field theoretical methods
Dirac-benzeri Hamilton yoğunluklarının ve Berry ayar alanlarının çeşitli fiziksel sistemlere uygulamaları:Alan kuramı metotları
MAHMUT ELBİSTAN
Doktora
İngilizce
2014
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER FARUK DAYI