在d维自由费米子系统中,有限温度下空穴概率的相变

在一个自由费米气体中,当温度T远高于费米温度时,预期给定区域内粒子数的涨落服从泊松/经典统计。而在低温下,泡利不相容原理导致非平凡的计数统计。从理论和实验角度出发,表征这两种极限之间的交叉行为具有重要意义。本文聚焦于空穴概率P(R,T),即在d维空间中,半径为R的球形区域中无粒子的概率,且考虑大半径R的情况。该团队证明,在低温下,它呈现标度形式P(R,T)∼exp[-(k_F R)^{d+1} Φ_d(u=2RT/k_F)],其中k_F为费米动量。通过将该问题映射为有效库仑气体,该团队精确计算了任意维度下的标度函数Φ_d(u)。值得注意的是,该函数在普适临界值u_c=2/π处呈现出阶数为3/2(d+1)的转变,标志着稀有涨落机制的急剧变化,这与关联库仑气体最优密度中出现宏观能隙有关。该团队的解析预测得到了相应Fredholm行列式精确数值评估的支持。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-05-06 20:44

量科快讯