磁场中铁磁自旋链的低温性质

多年来，人们已用多种微观方法分析了铁磁自旋链的热力学性质：Bethe 拟设、自旋波理论、Schwinger 玻色子平均场理论、格林函数以及重整化群方法。令人惊讶的是，据我们所知，在所有这些不同的研究中，热力学量的低温级数中自旋波相互作用的体现都被忽略了。在本工作中，我们通过一条不同的路径来解决这一问题，该路径基于系统的有效拉格朗日量方法。我们计算了至两圈阶的配分函数，并推导了在弱外磁场存在下能量密度、熵密度、热容、磁化强度和磁化率的低温展开。值得注意的是，自旋波相互作用仅在两圈阶以上才显现出来。特别是，自由能密度的低温级数中没有 $T^2$ 阶项。这类似于 Dyson 的论断：对于三维理想铁磁体，自由能密度的低温级数中没有 $T^4$ 阶项。我们根据 Mermin-Wagner 定理严格审视了该级数的适用范围。我们还将我们的结果与凝聚态物理文献进行了比较，并指出其中存在一些误导性的陈述。