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无图形之多体微扰展开。I. 正常态

强关联电子 2021-08-26 v2 高能物理 - 理论 数学物理 math.MP

摘要

基于相互作用单粒子 Green 函数 GG(对应于玻色子/费米子)用裸相互作用势 vv 以及非相互作用单粒子 Green 函数 G0G_0 的永久式/行列式表示的精确微扰表达式,我们推导出自能 Σ\Sigma 的四种递归微扰展开。以 WW 表示动态屏蔽相互作用势,这些微扰展开分别等同于用 (i) 自能图与 (v,G0)(v, G_0)、(ii) GG-骨架自能图与 (v,G)(v, G)、(iii) WW-骨架自能图与 (W,G0)(W, G_0)、以及 (iv) GG-与 WW-骨架自能图与 (W,G)(W,G) 表示的 Σ\Sigma 的展开。对于 WW 的计算,我们依赖于与 GG 类似的相互作用双粒子 Green 函数 G2G_2 的精确微扰表达式。由此表达式,我们推导出计算 WW 所必需的极化函数 PP 的四种递归微扰展开,其与上述 Σ\Sigma 的展开类似。本文考虑的相关函数可对应于基态以及态的热系综。对于态的热系综,我们同时考虑 Matsubara 的虚时间形式以及热场动力学(TFD)的实时间形式。后者利于动态关联函数的直接计算。在附录中,我们将本文形式应用于任意 dd 空间维度晶格上自旋-12\tfrac{1}{2} 费米子的 Hubbard 哈密顿量。在另两个附录中,我们给出基于对称群 S2νS_{2\nu} 元素循环分解来确定 GG 关于 (v,G0)(v,G_0) 以及 Σ\Sigma 关于 (v,G0)(v,G_0)(v,G)(v,G) 的微扰展开所对应的第 ν\nu 阶图的方法与简短程序。

关键词

引用

@article{arxiv.1912.00474,
  title  = {Many-body perturbation expansions without diagrams. I. Normal states},
  author = {Behnam Farid},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1912.00474},
  year   = {2021}
}

备注

Dedicated to the memory of Nicolaas Godfried van Kampen (22 June 1921 - 6 October 2013) | (v2) Removed an erroneous statement in {\S} 3.2 and corrected for its limited consequences in the same section + Added new subsection, {\S} C.1, to appendix C + New programs in {\S} C.1 added to Mathematica notebook (ancillary file). 136 pages, 4 figures