拉廷格液體
編輯拉廷格流體,或 Tomonaga–拉廷格流體,是描述一維導體(例如碳納米管等量子線)中相互作用的電子(或其他費米子)的理論模型。 這樣的模型是必要的,因為常用的費米液體模型在一維上會失效。
Tomonaga-拉廷格液體體是 Tomonaga 于 1950 年首先提出的。該模型表明,在一定的約束條件下,電子之間的二階相互作用可以建模為玻色子相互作用。 1963 年,J.M. Luttinger 根據 Bloch 聲波重新表述了該理論,并表明為了將二階微擾視為玻色子,Tomonaga 提出的約束是不必要的。 但是他對模型的解決方案是不正確的; Daniel C. Mattis 和 Elliot H. Lieb 于 1965 年給出了正確的解決方案。
理論
編輯拉廷格流體理論將一維電子氣中的低能激發描述為玻色子。
玻色子的費米子表達式用于將哈密頓量表示為 Bogoliubov 變換中兩個玻色子算子的乘積。
然后可以使用完成的玻色化來預測自旋電荷分離。 可以處理電子-電子相互作用以計算相關函數。
特點
編輯- 電荷(或粒子)密度對某些外部擾動的響應是波(等離子激元 - 或電荷密度波),其傳播速度由相互作用的強度和平均密度決定。 對于非相互作用系統,該波速等于費米速度,而對于費米子之間的排斥(吸引)相互作用,該波速更高(更低)。
- 同樣,存在自旋密度波(其速度最低近似等于未受擾動的費米速度)。 這些傳播獨立于電荷密度波。 這一事實被稱為自旋電荷分離。
- 電荷和自旋波是拉廷格流體的基本激發態,這與費米液體的準粒子(同時攜帶自旋和電荷)不同。 對這些波的數學描述變得非常簡單(求解一維波動方程),大部分工作在于變換回來獲得粒子本身的性質(或處理雜質等“反向散射”的情況) ' 很重要)。 請參閱玻色化以了解所使用的一種技術。
- 即使在零溫度下,粒子的動量分布函數也不會出現急劇跳躍,這與費米液體相反(這種跳躍表示費米面)。
- 在與動量相關的光譜函數中沒有“準粒子峰”(即沒有寬度遠小于費米能級以上激發能的峰,費米液體就是這種情況)。 相反,存在冪律奇點,其“非普適”指數取決于相互作用強度。
- 在雜質周圍,電荷密度有常見的弗里德爾振蕩,波矢為 2 k F {\displaystyle 2k_{\text{F}}} 。 然而,與費米液體不同的是,它們在遠距離的衰變受另一個依賴于相互作用的指數控制。
- 在低溫下,這些弗里德爾振蕩的散射變得非常有效,以至于雜質的有效強度重新歸一化為無窮大,“夾斷”量子線。 更準確地說,隨著溫度和傳輸電壓變為零,電導變為零(并且像電壓和溫度的冪律一樣上升,具有依賴于相互作用的指數)。
- 同樣,在低電壓和低溫度下,進入拉廷格流體的隧道速率被抑制為零,符合冪律。
Luttinger 模型被認為可以描述任何一維相互作用費米子系統(沒有經歷相變到其他狀態)的普遍低頻/長波行為。
物理系統
編輯試圖證明這些系統中的 Luttinger-liquid-like 行為是凝聚態物理學正在進行的實驗研究的主題。
據信由 Luttinger 模型描述的物理系統包括:
- 通過應用 ga 定義的人造“量子線”(一維電子帶)
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