相对论量子等离子体激元激发的能带结构

本文利用有效Schrödinger-Poisson与平方根Klein-Gordon-Poisson模型，研究中性化电荷背景中有限温度电子气的量子与相对论量子能带结构。基于费米能级之上出现的等离子体激元带隙，提出了在宽广电子温度-密度区间内等离子体激元激发与等离子体参数的新定义。激发电子至等离子体激元能带的新状态方程（EoS）导致了相对论集体量子激发的新奇方面，如等离子体激元黑屏与量子压强坍缩，这些均使用非相对论与相对论量子模型进行了研究。等离子体激元黑屏效应可用于解释金属元素在低温下为何不显示集体行为。该模型可预测物质中等离子体激元活动被关闭的相，因而其行为可能类似神秘暗物质。另一方面，能带结构模型预测了在温度-密度坐标中与白矮星匹配的等离子体激元压强坍缩。集体量子激发能带结构的预测可能对惯性约束聚变（ICF）、温稠密物质（WDM）的EoS以及恒星与其他未知宇宙结构的演化有直接影响。研究发现，非相对论与相对论量子激发模型的预测在简并星的温度-密度范围内高度吻合，这证实了温稠密物质 regime 中使用的非相对论等离子体激元模型的相关性。本文还研究了正电子对集体量子激发能带结构的影响。