Analytical thermodynamics of a strongly attractive three-component Fermi gas in one dimension
一维超冷三组分原子费米气体由于存在三重子和不同的对态，有望展现出丰富的物理性质。在零温度下发生从三电子态到成对相和正常费米液体的量子相变。在不等塞曼分裂场$H_1$和$H_2$中，利用热力学Bethe近似方法，导出了具有SU（3）对称性的强吸引三分量一维费米子的分析热力学.我们明确地发现，在低温下，系统的行为就像一个两个组件或三个组件Tomonaga-Luttinger液体依赖于系统参数。的化学势和比热的相图的塞曼分裂的说明性值。我们还表明，不同的Tomonaga-Luttinger液相之间的交叉演变的比热和熵的温度趋于零的奇异行为。在Tomonaga-Luttinger液体物理之外，我们得到了状态方程，它提供了三组分强吸引费米气体的普遍热力学和量子临界性的精确描述。
2010-11-30 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Exploring beyond-mean-field logarithmic divergences in Fermi-polaron energy
本文通过图解法分析了强相互作用Fermi气体中移动杂质能量的二阶修正，揭示了杂质大动量极限下的对数发散机制，证明发散项可对所有相互作用阶求和且与少体计算等价。
2024-03-23 cond-mat.quant-gas
Thermodynamic signatures for topological phase transitions to Majorana and Weyl superfluids in ultracold Fermi gases
讨论了在Rashba自旋轨道耦合和塞曼场作用下，二维和三维超冷费米气体拓扑相变到Majorana和Weyl超流相的热力学特征.我们分析的热力学性质表现出不同的性质的拓扑相变与马约拉纳费米子（2D费米气体）和Weyl费米子（3D费米气体），可以观察到的实验，包括压力，化学势，等温压缩性，熵，比热，作为相互作用和塞曼场的函数在零和有限的温度。我们的结论是，在各种热力学量，等温压缩性和化学势作为人工塞曼场的函数具有最强的签名的拓扑转变在二维和三维。
2013-02-19 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of Attractive and Repulsive Fermi Gases in Two Dimensions
本文研究了自旋不平衡的两组分费米气体的吸引和排斥性质。利用广义$T$矩阵近似，我们研究了吸引和排斥接触相互作用费米气体的热力学性质。通过费什巴赫共振可以调节由真空中的束缚态能量$E_b=\hbar^2/m a_{2d}^2$表征的相互作用强度。计算了两支费米气体的相互作用能、压缩系数和自旋磁化率。对于排斥支，我们还发现了一个临界相互作用强度$a_{2d}^{(c)}$以上，这个亚稳态热力学状态变得不稳定。这个临界值取决于系统的温度和自旋不平衡（“磁化”）。
2014-08-14 cond-mat.quant-gas
Emergence of Gaussianity in the thermodynamic limit of interacting fermions
相互作用的费米子系统可以产生基态，其相关性在热力学极限下变得有效地类似于自由费米子，正如巴克斯特对一类包含一维XYZ自旋- $\frac{1}{2}$链的可积模型所示。在这里，我们定量分析这种行为，通过建立系统的大小和相关长度之间的关系所需的费米高斯性出现。重要的是，我们证明了这种行为可以通过威克定理的适用性观察到，因此它是实验上可访问的。为了建立我们的结果可能的XYZ相关模型的实验实现的相关性，我们表明，紧急高斯是不敏感的弱变化范围内的相互作用，耦合不均匀性和局部随机电位。
2021-07-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Low temperature thermodynamic properties of a polarized Fermi gas in a quartic trap
研究了四次非谐势阱中极化费米气体的低温热力学性质。我们使用半经典近似和低温级数展开方法推导出各种热力学量的解析表达式。这些量包括总能量，粒子数，以及正和负非谐约束的热容。
2010-09-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Discrete nature of thermodynamics in confined ideal Fermi gases
费米气体的热力学性质在强约束和简并条件下表现出内在的离散性。对于矩形约束区域，理想费米气体的热力学性质以精确求和的形式表示。对于一维、二维和三维纳米畴，研究了粒子数和每个粒子的内能随化学势的变化。它表明，它们与化学势的关系表现出离散的性质，这使得他们只能采取一些确定的值。此外，在热容中观察到了准不规则的类似湍流的尖峰。新的纳米器件可以根据这些行为开发。
2014-08-05 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of ideal Fermi gas under generic power law potential in $d$-dimension
从$d$维空间的宏观热力学势出发，系统地研究了被困在外部一般幂律势$U=\sum_{i=1} ^d c_i |\frac{x_i}{a_i}|^{n_i}$中的理想费米气体的热力学。这些性质在简并极限（$μ>> K_BT$）中得到了深入的研究，其中热力学性质在很大程度上受泡利不相容原理的支配.在$T=0K$温度下，压力、能量和等温压缩率均不为零，表明囚禁费米系统即使在绝对零度下也是相当活跃的。可压缩性的非零值表示零点压力不只是一个常数，而是取决于体积。
2015-04-23 cond-mat.quant-gas
Some Aspects of Statistical Thermodynamics of a Magnetized Fermi Gas
我们表明，在朗道基态的费米气体仍然是一个精确的三维任意的磁场在激进的对比以前的索赔，费米气体的压力的垂直分量在朗道基态消失，因此，它成为严格的一维气体。
2015-10-28 cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
Universal high-momentum asymptote and thermodynamic relations in a spinless Fermi gas with a resonant $p$-wave interaction
本文研究了无自旋费米气体在$p$波费什巴赫共振附近的普适关系。我们发现，动量分布$n_{\vec{k}}$有一个渐近线成比例的$k^{-2}$与比例常数-的$p$波接触-缩放与封闭通道分子的数量。证明了$p$波共振的绝热扫描定理，揭示了热力学中$p$波接触的物理意义.与Tan接触普遍存在的么正费米气体不同，$p$波接触依赖于相互作用的短程细节。
2015-05-04 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of Interacting Fermions in Atomic Traps
我们计算了在BCS和玻色-爱因斯坦凝聚端点之间的大范围磁场下，被囚禁的共振相互作用费米气体的熵随温度的变化。这为绝热扫描测温的重要技术提供了基础，并用于定量表征气体激发的演化和性质。然后，这些结果被用于校准$^6$ Li和$^{40}$ K的几个开创性实验中的温度。
2006-01-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Relativistic Thermodynamics of Magnetized Fermi Electron Gas
为了研究强磁场中费米气体的相对论热力学性质，考虑到粒子在垂直于磁场的平面内的运动是量子化的，利用相对论费米分布函数构造了相对论热力学势.有了这个一般的潜力在手，我们调查所有的热力学量作为密度，温度和磁场的函数。我们得到一组新的绝热方程。在压强方程和绝热状态方程的基础上，确定了几种情况下的声速，揭示了一种新的声速。最后，我们揭示了量子化电子费米气体的磁冷却，这是基于绝热磁化与已知的绝热退磁。
2012-12-12 astro-ph.CO cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
Thermodynamics of an attractive 2D Fermi gas
物质的热力学性质可以方便地表示为状态方程中变量之间的函数关系。在这里，我们实验确定的压缩性，密度和压力状态方程的吸引力的二维费米气体在正常阶段的温度和相互作用强度的函数。在2D中，相互作用的气体表现出与3D中所发现的性质不同的特征。这在归一化密度状态方程中是明显的，其峰值在对应于从经典行为到量子行为的交叉的中间密度处。
2016-02-11 cond-mat.quant-gas
Ab initio simulations of the thermodynamic properties and phase transition of Fermi systems based on fictitious identical particles and physics-informed neural networks
本研究将虚构全同粒子方法与物理信息神经网络结合，用于推断费米系统热力学性质并捕捉相变，成功模拟了费米-哈伯德模型和幺正极限费米气体，验证了临界温度的普适性。
2024-02-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Thermodynamic properties of a dipolar Fermi gas
基于半经典理论，研究了偶极费米气体的热力学性质。通过自洽方法，数值求解了有限温度下的相空间分布函数。我们表明，在动量和真实空间的变形变得越来越小，随着温度的增加。对于均质情况，我们还计算了压强、熵和热容。特别地，在低温极限和弱相互作用区域，我们得到了熵的解析表达式，它与我们的数值结果定性一致。还探讨了有限温度下被困气体的稳定性。
2010-03-25 cond-mat.quant-gas
Exploring ultracold collisions in $^6$Li-$^{53}$Cr Fermi mixtures: Feshbach resonances and scattering properties of a novel alkali-transition metal system
我们调查超冷碰撞在一种新的混合物的$^6$锂和$^{53}$铬费米子原子，发现超过50种间费什巴赫共振通过损失光谱。建立一个完整的耦合通道模型，我们明确的特点$^{6}$锂- $^{53}$铬散射性能和产量预测其他同位素对。特别是，我们确定了各种费什巴赫共振，使弹性$s$ -和$p$ -波$^{6}$锂- $^{53}$铬相互作用的控制调谐。因此，我们的研究使锂-铬混合物成为最适合的平台，用于实验研究难以捉摸的高度相关的费米子物质的少体和多体制度，以及实现一类新的超冷极性分子，同时具有电和磁偶极矩。
2022-11-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Thermodynamic Properties of Rashba Spin-Orbit-Coupled Fermi Gas
研究了Rashba自旋轨道耦合和有效塞曼场作用下超流费米气体的热力学性质。我们采用了T-矩阵计划，需要超越平均场效应，这是很重要的强相互作用系统，考虑。重点讨论了两个重要量的计算：超流转变温度和等温压缩系数。我们的计算表明面外塞曼场和面内塞曼场对费米气体的影响非常明显。我们还证实了面内塞曼场在临界温度以下诱导出Fulde-Ferrell超流体，在临界温度以上诱导出奇异的有限动量赝能隙相.
2014-12-16 cond-mat.quant-gas
High temperature thermodynamics of strongly interacting s-wave and p-wave Fermi gases in a harmonic trap
本文采用二阶量子维里展开方法，研究了在s波或p波费什巴赫共振附近强相互作用的囚禁费米气体的高温热力学。根据谐振势阱中两个相互作用费米子的能谱计算了第二维里系数。我们考虑各向同性和各向异性调和势。对于两个费米子相互作用，无论是s波或p波，我们使用一个赝势参数化的散射长度和有效范围。这被证明是对低能量散射振幅或相移的能量依赖性进行编码的最简单方式。赝势的这种处理方法可以很容易地推广到更高级的分波相互作用。我们讨论了这些有限程相互作用效应的存在如何影响第二维里系数和热力学。强相互作用s波费米气体的维里展开结果已被证明是非常有用的.在p波相互作用的情况下，我们的高温状态方程的结果适用于未来的高精度热力学测量的自旋极化费米气体附近的p波费什巴赫共振。
2011-07-14 cond-mat.quant-gas
Comparative study of the finite-temperature thermodynamics of a unitary Fermi gas
研究了幺正费米气体的有限温度热力学。在准线性近似下，给出了化学势、能量密度和熵的解析表达式。计算得到的基态能量与前人的理论和实验结果一致。最近，广义不相容统计被应用于有限温度幺正费米气体热力学的讨论。两种不同的方法之间的具体比较进行。重点是每个粒子的熵的行为。在物理学中，熵的斜率给出了低温强简并区费米子有效质量$m^*/m$的信息。与用广义排除统计量给出的$m^*/m \approx 0.70<1$相比，我们的拟线性近似确定了$m^*/m\approx 1.11>1$。
2009-04-01 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Revealing the Superfluid Lambda Transition in the Universal Thermodynamics of a Unitary Fermi Gas
通过高精度测量局部压缩性、密度和压力，我们观测到了强相互作用费米气体中的超流相变。我们的数据完全确定了强相互作用费米子的普遍热力学，而无需任何拟合或外部温度计。超流性的开始是在压缩性、化学势、熵和热容中观察到的。特别地，热容在$T_c/T_F = 0.167(13)$的临界温度下显示出特征性的类类双金属特征。这是自旋平衡原子费米气体中超流跃迁的第一个清晰的热力学特征。我们的测量为强相互作用费米子的多体理论提供了基准，这些理论与从高温超导到中子星状态方程的问题有关。
2011-10-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Exploring emergent heterogeneous phases in strongly repulsive Fermi gases
最近的实验重新激发了人们对具有强排斥作用的超冷原子费米气体的兴趣。尽管它看起来很简单，但这个系统表现出复杂的行为，这是由两种不同的不稳定性的竞争作用造成的：铁磁性，它促进了自旋相互作用关系和畴的形成;配对，它使排斥的费米子原子不稳定，形成弱束缚的玻色子分子。最近，通过泵浦-探测光谱技术，已经实时观察到了由这种并发机制引起的均匀排斥费米液体的击穿[A. Amico等人，物理修订信函121，253602（2018）]。这些研究还导致了一种涌现的亚稳态多体状态的发现，这是一种不可预测的量子乳液，由与费米子相关的费米子和费米子对组成。在这里，我们详细调查这样一个异国情调的制度，通过研究的动力学和释放能量的演变，光谱响应和相干性的未配对的费米子人口，其自旋密度噪声相关性的属性。我们所有的观察一致指向一个低温非均匀相，在那里配对和未配对的费米子宏观共存，同时具有微观尺度的相分离。我们的研究结果开辟了新的吸引人的途径，探索量子乳液，也可能是非均匀的超流制度，对凝聚可能共存的磁秩序。
2019-10-31 cond-mat.quant-gas
Trapping effect of periodic structures on the thermodynamic properties of Fermi and Bose gases
我们报告的热力学性质的玻色和费米理想气体沉浸在周期性结构，如可穿透的多层膜或多管模拟的一个（平面）或两个垂直（管）外部狄拉克梳势，而粒子被允许在其余方向上自由移动。虽然玻色子化学势是一个常数为$T < T_c$，费米子化学势的非随温度下降的反常行为被确认和监测，作为管束从2D到1D时，壁不渗透性超过一个临界值。在比热曲线中，两种气体在高温下的尺寸交叉非常明显，其中随着壁不可穿透性的增加，系统行为从3D变为2D，然后变为1D。
2013-07-10 cond-mat.quant-gas
Three attractively interacting fermions in a harmonic trap: Exact solution, ferromagnetism, and high-temperature thermodynamics
三个费米子在球谐势阱中具有强排斥作用，构成了最简单的非平凡系统，可以表现出巡游铁磁性的开始。在这里，我们提出了三个被困，吸引相互作用的费米子附近的费什巴赫共振的精确解。我们分析的能级上的原子相互作用是有效的排斥的共振分支。当s波散射长度a足够正时，三个完全极化的费米子在能量上对单个自旋翻转是稳定的，这表明在最近的实验中推断出的巡回铁磁性的可能性。我们还利用量子维里展开研究了强排斥或强吸引费米气体的高温热力学。计算了第二维里系数和第三维里系数。所得到的状态方程可以在未来的高温定量实验测量中进行测试，并可以为量子蒙特卡罗模拟提供有用的基准。
2010-07-07 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of a Modified Fermi-Hubbard Model
本文利用递推关系假设研究修正Fermi-Hubbard模型的热力学性质，对比了格点密度为1与无约束的情况，发现该模型存在类整数量子霍尔的二级连续相变及基态一级相变。
2024-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Analytic thermodynamics and thermometry of Gaudin-Yang Fermi gases
本文研究了自旋不平衡的一维吸引费米气体（Gaudin-Yang模型）的热力学性质。几十年来，热力学Bethe方程的精确解一直是已知的，但它涉及到无穷多个耦合的非线性积分方程，其物理性质很难提取。这里的解决方案是解析减少到一个简单的，强大的一组四个代数方程。简化后的方程在强相互作用和较低温度的实验范围内具有普遍性和精确性。利用新的公式，我们讨论了有限温度交叉的定性特征，并对陷阱中的密度分布进行了定量预测。我们提出了一个实用的两阶段计划，以实现准确的测温被困自旋不平衡的费米气体。
2009-10-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Thermodynamics and coherence of a trapped dipolar Fermi gas
我们发展了一种平均场方法来处理具有偶极-偶极相互作用的极化囚禁费米气体。我们的方法是基于自洽的半经典Hartree-Fock理论，占直接和交换相互作用。我们讨论我们的程序数值实现的计算。我们研究了该体系的热力学和一阶、二阶关联性质。我们发现，系统熵依赖于陷阱的几何形状，允许系统被冷却的陷阱纵横比增加，交换相互作用导致的关联函数是各向异性的低温制度。我们还发现，许多均匀的气体热力学预测，直接相互作用的影响消失，是定性不可靠的被困系统，最显着的扁圆陷阱。我们开发了一个简化的哈特里形式主义，适用于各向异性谐波陷阱。
2010-07-27 cond-mat.quant-gas
Quantum Simulation Meets Nonequilibrium Dynamical Mean Field Theory: Exploring the Periodically Driven, Strongly Correlated Fermi-Hubbard Model
通过研究周期驱动的Fermi-哈伯德模型中双占据的时间演化，对非平衡动力学平均场论和光晶格实验进行了从头算比较。对于非共振驱动，有效的静态哈密顿量的描述的有效性范围被确定，并证明其故障由于能量吸收接近共振。对于近共振驱动，我们研究了驱动振幅变化的响应，并发现了一个不对称的激发谱相对于失谐。在一般情况下，我们发现很好的协议之间的实验和理论，交叉验证的实验和数值方法在一个强相关的非平衡系统。
2019-12-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Unitary Fermi superfluid near the critical temperature: thermodynamics and sound modes from elementary excitations
我们比较了最近的实验结果[科学375，528（2022）]的超流酉费米气体的临界温度与热力学模型的基础上的系统的元激发。我们发现实验数据和我们的理论之间的几个数量，如第一声，第二声，超流分数非常好的协议。我们还表明，第一和第二个声音之间的模式混合发生。最后，我们的特征的响应幅度的密度扰动：接近临界温度的第一和第二声音可以通过密度扰动激发，而在较低的温度下，只有第一个声音模式表现出显着的响应。
2022-06-08 cond-mat.quant-gas
Exploring the ferromagnetic behaviour of a repulsive Fermi gas via spin dynamics
铁磁性是凝聚态物质中巡游费米子之间强排斥相互作用的表现。然而，在没有其他效应（如特殊的能带色散或轨道耦合）的情况下，短程排斥是否足以稳定铁磁相关性还不清楚。在这里，我们研究铁磁性的超冷费米气体的最小框架与短程排斥相互作用调谐通过费什巴赫共振。虽然费米子配对的特点的基态，我们的实验提供了一个亚稳态的石匠样铁磁相支持的强烈排斥在激发散射态的签名暗示。我们探测了在磁畴壁状结构中设计的双自旋混合物的集体自旋响应，并揭示了自旋磁化率的大幅增加，同时接近临界排斥强度。超过这个值，我们观察到出现的时间窗口的域不稳定性，表明亚稳态的初始铁磁状态。我们的研究结果建立了强关联费米气体的动力学和平衡性质之间的重要联系，指向铁磁不稳定性的存在。
2017-02-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Thermodynamics of strongly interacting fermions in two-dimensional optical lattices
我们研究了有限温度下强关联费米子在二维光晶格中的性质，通过数值关联集团展开，一种计算技术，可以得到精确的结果在热力学极限。我们的分析集中在强相互作用的制度，在现场排斥的顺序或大于带宽。我们计算的状态方程，双占有率，熵，均匀磁化率和自旋相关性的温度是相似的或低于目前的光晶格实验中实现的。本文定量地分析了在二维空间中，通过平坦化俘获势和增加相互作用强度，囚禁费米子的绝热冷却。
2011-11-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Ground-state energy of one-dimensional free Fermi gases in the thermodynamic limit
在热力学极限下，研究了具有外势的一维非相互作用费米子的基态能量。为此，我们固定了一些（费米）能量$ν>0$，将总能量低于$ν$的费米子限制在$[-L,L]$区间内，并研究了热力学极限$L\to\infty$中由于势$V$引起的基态能量的变化。我们证明了有势和无势两个基态能量的差$\mathcal{E}_L(ν)$可以分解为一个一阶项（导致Fumi项）和一个$1/L$阶项，从而产生所谓的有限尺寸能量.我们计算这两项的所有可能的边界条件明确和表达它们通过散射数据的单粒子薛定谔算子$-Δ+V$ $L^2(\mathbb R)$。
2017-12-30 cond-mat.quant-gas math-ph math.MP
Low-temperature thermodynamics of the unitary Fermi gas: superfluid fraction, first sound and second sound
通过引入一个基于玻色子集体模和费米子单粒子激发的零温谱的模型，研究了幺正费米气体的低温热力学。我们计算了亥姆霍兹自由能，并由此得到熵、内能和化学势随温度的变化。利用这些量和Landau的超流密度表达式，我们解析地确定了超流分数、临界温度、第一声速和第二声速。我们比较了我们的分析结果与其他理论预测和实验数据的超冷原子和稀中子物质。
2010-11-22 cond-mat.quant-gas nucl-th
Exploring phonon-like interactions in one-dimensional Bose-Fermi mixtures
研究一维玻色-费米混合物中类声子相互作用，发现耦合系统发生从 Luttinger 液体到 Peierls 相的 BKT 相变，光学晶格可稳定该相，而强相互作用和陷阱效应会导致系统坍缩、分离或形成婚礼蛋糕状构型。
2024-02-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Thermodynamics of Spin-Imbalanced Fermi Gases with SU(N) Symmetric Interaction
本文基于密度涨落研究SU(N)对称相互作用下自旋不平衡费米气体的热力学，给出全温区闭式表达式并通过173Yb实验验证。
2024-09-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
