Gaps, Traps and Lattices - Correlations in Small Quantum Systems
Abstract: Popular Abstract in Swedish I denna avhandling studeras egenskaper hos tvådimensionella, kvantmekaniska mångpartikelsystem. Studierna utförs med spinndensitetsfunktionalteori (SDFT) med den lokala spinndensitetsapproximationen (LSDA), samt med numerisk exakt diagonalisering. De egenskaper som studeras inkluderar symmetribrytande tillstånd i kvantprickar med få elektroner, gap i inneslutna fåpartikelsystem, magnetiska egenskaper hos kalla, fermioniska atomer i optiska gitter, och virvelbildning i fåpartikelsystem. I avhandlingen studeras också egenskaper hos SDFT-LSDA-metoden för mångpartikelberäkningar i sig. Avhandlingen omfattar fem originalartiklar, vilka presenteras efter en introduktion till forskningsområdena, till de metoder som används, och till de system som studeras. Artikel I undersöker symmetribrytande tillstånd in kvantprickar, samt tillförlitligheten hos SDFT-LSDA för sådana system. Vi finner att SDFT-LSDA kan införa artificiella energiskillnader mellan de ingående tillstånden i en degenererad spinnmultiplett i grundtillståndet. Artikel II undersöker tillförlitligheten hos SDFT-LSDA när metoden används för att beräkna gap samt partikeladditions- och partikelsubtraktionsenergier i fåelektronsystem. Vi finner att, i motsats till vad som gäller i atomer och utsträckta, fasta kroppar, Kohn-Sham-egenvärdena kan användas för att beräkna additions- och subtraktionsenergier i paraboliskt inneslutna system. Dessutom förutsäger vi i artikel II att system av kalla atomer uppvisar van der Waals-blockad, analogt med Coulomb-blockad i elektronsystem. I artikel III respektive IV används medelfältsteori för att studera de magnetiska egenskaperna hos kalla, fermioniska atomer i ett optiskt gitter. Resultaten jämförs med en liknande studie för gitter av kvantprickar. Vi finner ett rikt magnetiskt fasdiagram, med icke-magnetiska, ferromagnetiska och antiferromagnetiska tillstånd. Fasdiagrammet för det optiska gittret uppvisar stora likheter med fasdiagrammet för kvantpricksgittret. I artikel V används exakt diagonalisering för att studera virvelbildning i roterande fåpartikelsystem. Vi studerar system som består av Coulomb-växelverkande fermioner (elektroner), Coulomb-växelverkande bosoner, samt bosoner med växelverkan med kort räckvidd. Vi finner att virvelbildning i dessa system uppvisar universella egenskaper.
CLICK HERE TO DOWNLOAD THE WHOLE DISSERTATION. (in PDF format)