具有负有效质量的排斥性费米极化子

近期关于三维费米气体的 LENS 实验报告了在强排斥区费米极化子的负有效质量（$m^*<0$）。这自然引出了一个问题：负的 $m^*$ 是否是趋向于相分离（或巡游铁磁性）不稳定性的前兆。在本工作中，我们利用精确解研究了一维中排斥性费米极化子的基态和激发特性，这些极化子在超 Tonks-Girardeau 区也可以表现出负的 $m^*$。通过分析总自旋、准动量分布和配对相关性，我们得出结论：负的 $m^*$ 与趋向于铁磁性或相分离的不稳定性无关，而是强排斥区费米子集体激发的内禀特征。令人惊讶的是，对于大且负的 $m^*$，当多数费米子向杂质靠近而不是被排斥远离时，这种激发伴随着自旋密度调制，这与相分离的图像相反。这些结果为近期 LENS 实验中观察到的负 $m^*$ 提供了另一种解释。