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arXiv 2409.02568cond-mat.quant-gascond-mat.stat-mech
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有限温度下的全极化费米系统

Fully polarized Fermi systems at finite temperature

Krzysztof Myśliwy, Marek Napiórkowski

AI总结:

本文提出全极化费米气体模型,推导能谱与自由能公式,揭示 d=2 和 d=3 中受泡利原理影响的相图差异及对范德瓦尔斯理论的偏离。

摘要:

我们提出了一个在维度 d=2 和 d=3 中相互作用的、完全自旋极化的费米气体的简单模型,并推导出能谱的近似表达式以及相应的亥姆霍兹自由能公式。我们分析了该系统的热力学性质,并找到了低密度相与高密度相之间终止于临界点的一阶相变线。相应的相图性质在 d=2 和 d=3 中定性不同,并且敏感地依赖于粒子间吸引力,这标志着对标准范德瓦尔斯理论的偏离。这些差异源于泡利不相容原理,并内嵌于所研究系统的费米子本质之中。

英文摘要:

We propose a simple model of an interacting, fully spin--polarized Fermi gas in dimensions $d=2$ and $d=3$, and derive the approximate expression for the energy spectrum and the corresponding formula for the Helmholtz free energy. We analyze the thermodynamics of the system and find the lines of first--order phase transitions between the low and high density phases terminating at critical points. The properties of the corresponding phase diagrams are qualitatively different for $d=2$ and $3$, and sensitively depend on the interparticle attraction, which marks a departure from the standard van der Waals theory. The differences originate from the Pauli exclusion principle and are embeded in the fermionic nature of the system under study.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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