相互作用 SU($2N$) Dirac 费米子的有限温度价键固体相变与热力学性质

我们通过对角蜂窝晶格上半填充 SU($2N$) Hubbard 模型进行行列式量子蒙特卡洛模拟，研究了 $2N>2$ 的 SU($2N$) 对称性对有限温度二维相互作用 Dirac 费米子的影响，包括价键固体相变、Pomeranchuk 效应、压缩率和均匀自旋磁化率。柱状价键固体（cVBS）相仅破缺三重离散对称性，因而能在有限温度下存在。弱耦合区的无序相为热 Dirac 半金属态，而强耦合区则主要为 cVBS 序被热熔化的 Mott 态。对不同 Hubbard 相互作用 $U$ 值计算的熵-温度关系表明，当比熵低于特征值 $S^*$（局域磁矩自旋通道的单粒子最大熵）时，发生 Pomeranchuk 效应。SU($2N$) 对称性增强了 Pomeranchuk 效应，从而促进了相互作用诱导的绝热冷却。我们的工作为未来利用超冷大自旋碱金属费米子探索新奇物质态提供了新思路。