F 模型中拓扑扇区涨落的实验度量

二维 F 模型是一个遵守冰规则的模型，具有低温反铁电态和高温临界库仑相。系统中的极化与以贯穿系统的卷绕形式出现的拓扑缺陷相关联，这使其成为一个观察拓扑扇区涨落的理想系统，正如在自旋冰和 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT) 系统中讨论的那样。在此，我们发展 Lieb 和 Baxter 对 F 模型的历史性解，以精确计算相关性质，其中若干性质似乎是首次得到。我们进一步通过近似空腔方法并参考既有的标度结果，计算了不适于精确求解的性质。与拓扑扇区涨落特别相关的是关于外加场极化和“能量磁化率”的精确结果。后者既度量了拓扑扇区涨落，且令人惊讶地，在此情形下还度量了序参量关联指数。在高温相中，温度调节拓扑缺陷的密度和代数关联，能量磁化率在反铁电有序温度处跃变至零，类似于 BKT 系统中的“普适跃变”。我们讨论了这些结果如何与实验系统相关，包括自旋冰薄膜、三维偶极自旋冰和水冰，我们发现其中类似的“普适跃变”此前已在数值研究中确立。这一意外结果表明了对受扰库仑相稳定性的一个普适极限，它独立于维度以及相变的阶数。关于水冰 Ih 的实验结果与此命题并非不一致。我们在文末将这些结果与人工自旋冰阵列的实验研究相联系。