Thermodynamic functions of the Fermi gas at arbitrary temperatures
本文利用标准Fermi-Stoner函数计算任意温度下理想费米气体的热力学函数，分析其性质，并讨论低温、经典极限（含量子修正）及零化学势等特殊情形。
2025-03-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of extensive but nonadditive systems: modified Gibbs-Duhem equation in the dipolar gas
本文研究了广延非加性体系的热力学性质。给出了可加性和可拓性的精确定义，我们将看到，可加性导出了热力学函数的形状无关性、熵的不变性和系综的等价性等重要性质。在非加性系统中，上述性质中的一些可能被违反。指出非可加系统中熵密度的形状依赖性导致Gibbs-Duhem方程的破坏。作为一个例子，偶极气体进行了数值研究，并证实了违反吉布斯-迪昂方程。在极化偶极气体的冷原子实验中，可以观察到Gibbs-Duhem方程的预言破坏。
2015-10-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of a weakly interacting Bose gas above the transition temperature
在热力学微扰理论的框架下，研究了弱相互作用玻色气体在玻色-爱因斯坦凝聚转变温度以上的热力学性质。局部和非局部粒子之间的相互作用的情况下进行了分析和数值计算。我们获得和比较的化学势，熵，压力和比热的非相互作用气体的温度依赖性。这些结果为在转变温度以上的稀原子和分子玻色气体中的热力学特性及其渐近行为提供了可靠的基准。
2021-02-04 cond-mat.quant-gas
Thermodynamic characteristics of ideal quantum gases in harmonic potentials within exact and semiclassical approaches
我们从理论上研究了量子简并区中的理想玻色和费米气体的平衡性质。我们用已知的半经典方法分析了有限原子数气体的热力学特性，并与精确的数值结果进行了比较。对于一个费米气体，我们证明了费米能量值的偏差源于一个离散的能级结构，并表明，这些是可观察到的，只有少数粒子。对于玻色气体，我们观察到特征软化的相变功能，这与半经典的预测和相关的近似。我们提供了一个更准确的方法来确定修正的临界温度由于有限数量的粒子。
2021-12-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
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
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
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
Exploring the Thermodynamics of a Universal Fermi Gas
从沙堆到金属中的电子，现代物理学中最大的挑战之一是理解强相互作用粒子系综的行为。当相互作用达到量子力学所允许的最大有效值，即所谓的幺正极限时，一类量子多体系统（如中子物质和冷费米气体）具有相同的普适热力学性质[1，2]。这样就有可能在原子物理学实验室的高度受控环境中模拟一些天体物理现象。以前对双组分费米气体的热力学研究导致了整个阱的平均热力学量[3-5]，这使得它很难与为均匀气体开发的多体理论进行比较。在这里，我们开发了一种通用方法，首次提供了均匀气体的状态方程，以及与现有理论的详细比较[6，14]。我们的状态方程的精确性导致了对幺正气体的新的物理见解。对于非极化的气体，我们证明了低温下强相互作用正相的热力学可以用费米液体理论很好地描述，并对超流相变进行了局域化。对于自旋极化系统，我们在零温度下的状态方程具有2%的精度，并且它将[15]在相图上的工作扩展到新的精度范围。我们特别指出，尽管有很强的相关性，正常相的行为是两种理想气体的混合物：一种是由裸露的大多数原子组成的费米气体，另一种是由修饰的准粒子组成的非相互作用气体，即费米极化子[10，16 -18]。
2010-05-31 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.gen-ph
Thermodynamics of Strongly Correlated One-Dimensional Bose Gases
本文研究了强关联状态下一维玻色气体的热力学性质。为此，我们在二维光晶格中制备了独立的一维玻色气体系综，并对列积分密度分布进行了高分辨率的原位成像。使用逆阿贝尔变换，我们推导出有效的一维线密度分布，并将它们与精确的理论模型进行比较。高分辨率允许直接测温的被困合奏。关于温度的知识使我们能够提取热力学状态方程，如相空间密度，每个粒子的熵和本地对关联函数。
2013-04-16 cond-mat.quant-gas
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
Universal Thermodynamics of Dunkl-Deformed Bose Gases: From Power-Law Traps to Physical Bounds
该研究在邓克尔形式论下分析D维幂律势约束的理想玻色气体，推导得仅依赖单一参数的普适热力学表达式，揭示适用于任意幂律势的普适性类。
2025-08-20 cond-mat.quant-gas
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
Thermodynamics of a spin-1 Bose gas with fixed magnetization
本文研究了自旋为1的玻色气体的热力学性质。我们的计算是基于对理想气体的巨正则描述和对具有铁磁和反铁磁相互作用的原子的经典场近似。我们确认发生的双相变的系统中，由于两个全球性的限制。我们分析表明，理想气体的临界温度和凝聚分数是如何改变由一个非零的磁场。在第二临界温度以下，这种相互作用强烈地影响冷凝物的情况。在强磁场中，相互作用能的作用减弱，铁磁和反铁磁原子的凝聚与理想气体的结果一致。
2015-05-15 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
Beyond-Luttinger-Liquid thermodynamics of a one-dimensional contact repulsive Bose gas
我们提出了一个彻底的研究热力学的一维排斥玻色气体，特别是集中在修正超出了Luttinger液体的描述。我们计算了化学势，压力和接触，作为温度和气体参数的函数与精确的热Bethe-Answer。此外，我们提供的主要功能的解释，在分析上听话的制度，基于各种方法（博戈留博夫，硬核，索末菲和维里）。超Luttinger液体热力学效应被发现是非单调的气体参数的函数。这种行为解释的非线性色散和“负排除体积”的影响，分别为弱和强排斥，负责在低温下的热力学量的热下一个领先的长期相反的符号修正。我们的预测可以应用到其他系统，包括超级Tonks-Girardeau气体，偶极和里德伯原子，氦，量子玻色子混合液滴和量子浴中的杂质。
2019-11-09 cond-mat.quant-gas
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
Exploring the thermodynamics of spin-1 $^{87}$Rb Bose Gases with synthetic magnetization
本文研究了自旋为1的玻色气体通过玻色-爱因斯坦凝聚跃迁的热力学性质。我们提出了一个被困的理想自旋1玻色气体的热力学的理论描述，我们描述的阶段，可以在这个系统中获得的温度和人口在不同的自旋组件的函数。我们提出了一种简单的方法来实现“合成磁化”，可以用来探测整个相图，同时保持系统的实际磁化固定。我们的实验证明，使用这种方法来探索不同的阶段在一个样品中的总磁化为零。我们的工作为研究旋量凝聚体中不同磁相的等温淬火动力学开辟了新的视角。
2019-01-03 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of rotating Bose gases in a trap
在中性冷原子的背景下，人们对旋转玻色气体的新的基态性质进行了深入的研究。以处于磁场中的荷电理想玻色气体（相当于处于合成磁场中的中性气体）为例，从热力学角度研究了势阱中的旋转玻色气体.结果表明，玻色-爱因斯坦凝聚温度与磁场无关，这与临界温度随磁场增加而降低的直觉相矛盾.比热和朗道抗磁性也表现出有趣的行为。相反，我们证明了中性玻色气体在旋转框架中的凝聚温度在快速旋转极限下下降到零，这表明在基态中存在非凝聚量子相。
2010-08-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
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 Trapped Photon Gases at Dimensional Crossover from 2D to 1D
光子玻色-爱因斯坦凝聚体具有弱相互作用的特征，因此它们的行为接近于理想玻色气体。此外，由于目前的实验是在微腔中进行的，纵向运动被冻结，光子气体实际上代表了大量玻色子的二维捕获气体。在本文中，我们专注于一个谐波限制在二维理想玻色气体，其中的各向异性的限制允许一个维度的交叉。如果在一个方向上的约束足够强，使得这个压缩方向被冻结，那么只有一个自由度存在，系统可以被认为是准一维的。鉴于一个实验装置，我们工作的热力学性质分析了这样一个系统的有限数量的光子。特别是，我们专注于检查的尺寸信息，这是包含在各自的热力学量。
2022-01-24 cond-mat.quant-gas
Thermodynamics of ideal Bose gas under generic power law potential in $d$-dimension
在$d$维空间中，从宏观热力学势出发，系统地研究了囚禁在外部普适幂律势中的理想玻色气体的热力学性质.本文给出了玻色-爱因斯坦凝聚体的最一般条件和在一般幂律势存在下，在临界温度热容的不连续条件。讨论了这些物理量与外电势、粒子特性和空间维数的关系。本文所得到的较一般的结果，通过适当地选择幂律指数，使理想玻色系统的玻色-爱因斯坦凝聚简化为文献中的表达式和结论，从而给出了理想玻色系统的玻色-爱因斯坦凝聚的统一解释。
2015-02-25 cond-mat.quant-gas
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
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
Nonperturbative thermodynamics of an interacting Bose gas
本文讨论具有局域排斥作用的非相对论玻色子气体的热力学。特别是，我们计算的压力，能量和熵密度，超流和冷凝分数，相关长度，比热，等温和绝热压缩性和各种声速的温度和密度的依赖性。T->0极限接近量子相变，而O（2）普适类中经典二级相变的普适临界行为决定了临界温度附近的区域。我们的非微扰流方程的基础上精确的功能重整化覆盖所有区域的相图。
2009-03-02 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
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
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
