Fermi极化子中极化子-分子转变的本质

本工作中,我们利用一个包含至多两次粒子-空穴(p-h)激发(V-2ph)的统一变分ansatz来探索极化子与分子物理。我们确认了三维和二维Fermi极化子中一阶转变的存在,并表明该转变的本质在于具有不同动量${\mathbf Q}=0$和$|{\mathbf Q}|=k_F$的系统之间的能量竞争,此处${\mathbf Q}$定义为Fermi极化子系统相对于多数费米子Fermi海(具有Fermi动量$k_F$)的动量。字面上提出的分子ansatz被识别为强耦合区中$|{\mathbf Q}|=k_F$态的渐近极限,这意味着在该区存在巨大的$SO(3)$(三维)或$SO(2)$(二维)基态简并度。识别此种简并度对于评估具有有限杂质密度和有限温度的真实系统中的分子占据至关重要。为与近期三维Fermi极化子实验比较,我们在V-2ph框架下计算了多种物理量,并获得了在弱耦合和近共振区与实验数据吻合良好的结果。进一步,为检验我们在二维中结论的有效性,我们采用了一种基于高阶p-h激发高斯采样(V-Gph)的不同变分方法,并发现了其中关于极化子-分子转变本质的相同结论。对于一维系统,V-2ph方法预言无尖锐转变且基态总处于${\mathbf Q}=0$扇区,与精确Bethe ansatz解一致。极化子-分子转变的有无被分析为与不同维度中Pauli阻塞与p-h激发的相互作用效应密切相关。