有限温度玻色凝聚气体（英文影印版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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　　《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。