有效场论中的 Kohn-Sham 哈姆顿量：来自冻结核心动力学的准粒子带窄化
材料科学
2026-04-29 v1 强关联电子
人工智能
机器学习
计算物理
摘要
Kohn-Sham (KS) 本征值通常与角度分辨光子能谱 (ARPES) 比较，并用作许多体方法的输入，但密度泛函理论 (DFT) 将其赋予无物理意义。对于钠和碱金属，KS 带宽相较于 ARPES 测量值高出 20-35%，此差异在所有交换-关联函数中均存在。我们构建了非均匀电子气的有效场论 (EFT)，并指出两条条件暗示 KS 带是准粒子带，除去一个来自冻结核心再规范化因子 zcore：核心激发能与价值 Fermi 能之间的尺度分离，以及对均匀电子气的近似Galilean不变性经图谱蒙特卡罗验证。该因子反映了常规假想势冻结的动力学核心激发，静态势无法捕获。纠正因子 1-zcore 对钠金属可达 20-35%，但对 Al 和 Si 以下 5%，解释了 KS 带理论的失败与成功。我们推导了闭式后 SCF 公式并对 Li、Na、K、Ca、Mg、Al 和 Si 进行验证；预测的准粒子带解决了长期存在的 ARPES 带宽差距，匹配嵌入式动态均值场理论，计算成本极低。这一工作也体现了第一性原理智能科学的典范：在受控近似下，由 LLM 协作推导，符号验证并对少数实验结果验证，成为智能体规模化的确定性工具，同时解决了 LLM 审计瓶颈和基于拟合的 AI-for-science 非可证伪性问题。
引用
@article{arxiv.2604.25199,
title = {Kohn-Sham Hamiltonian from Effective Field Theory: Quasiparticle Band Narrowing from Frozen Core Dynamics},
author = {Xiansheng Cai and Han Wang and Kun Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.25199},
year = {2026}
}