焦婧 罗焕波 李禄

(山西大学理论物理研究所, 太原 030006)

基于三维旋量Gross-Pitaevskii (GP)方程研究在含时周期性外磁场作用下玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学行为.结果显示, 在含时周期外磁场的作用下, 铁磁态自旋为1 的玻色-爱因斯坦凝聚体将发生拓扑形变.当磁场的两个零点进入凝聚体后, 自旋向上态的密度布居图在z 轴上分别形成向上和向下的凸起.随着磁场的两个零点在凝聚体内逐渐重合, 向上和向下的凸起被拉长, 最终自旋向上态在z 轴上呈线状分布, 这与理论分析预测得到的孤立狄拉克弦相对应.最后, 通过计算凝聚体的超流涡度给出磁单极的表征图.结果显示,凝聚体在磁场的两个零点处形成正、负磁单极对, 分别对应着自旋向上态在z 轴上向上和向下的凸起.随着磁场的两个零点重合, 正、负磁单极对中的两条狄拉克弦逐渐靠近, 之后大约经5 ms, 它们完全相连, 最终形成孤立的狄拉克弦.

1 引 言

磁单极问题不仅涉及宇宙早期演化及微观粒子结构等理论, 而且还与物质磁性的来源和电磁现象的对称性相关, 同时还能很好地解释磁荷的量子化[1−3].自1931 年狄拉克首次提出磁单极理论以来[4], 研究工作者对磁场进行了大量的实验观察,但在自然电磁场中仍找不到磁单极[5−8].2008 年Castelnovo 等[9]指出“自旋冰”里可能存在磁单极,发现自旋冰晶体内粒子的散射结果与假设磁单极存在的计算机模型预测一致.到目前为止, 大量的研究致力于寻找各种凝聚态……