费米-玻色混合物模型中的非常规超流性

本文给出对二维平方晶格上自旋为零的硬核玻色子与无自旋费米子混合物模型在有限温度（$T>0$）下的研究，其填充分数分别为 $\rho_B$ 和 $\rho_F$，并具有复合跳跃 $t$。该复合跳跃交换占据晶格最近邻格点的费米子与玻色子的位置。在平均场近似下，于 $\rho_B+\rho_F=1$ 极限内计算了超流序参量 $\psi$、费米子跳跃振幅 $\phi$、化学势 $\mu$、自由能极小值 $\tilde{F}$ 和熵 $S$，并得出 $\rho_F - T$ 平面上的相图。该相图由 $T(\rho_F)$ 穹顶形之下的金属超流相，以及穹顶之外的绝缘正常液体和绝缘正常气体相组成。这些相由 $\psi$ 和 $\phi$ 中的跳跃所表明的耦合不连续转变分隔。最大临界转变温度 $T_c$ 出现在非常接近 $\rho_F = 1/2$ 处。虽然 $\tilde{F} (T)$ 在 $T=T_c (\rho_F)$ 处连续且在 $0 <\rho_F \le 1/2$ 时导数不连续（一级转变），但在 $\rho_F>1/2$ 时变为{\em 不连续}（零级转变），此时熵在 $T_c$ 以下一定温度范围内变为负值。$T_c$ 与费米带宽之比与非常规超流体和超导体（如费米-玻色混合物、高-$T_c$ 铜氧化物、铁基和氢化物超导体）的 $T_c$/$T_F$（其中 $T_F$ 为费米温度）之比显著吻合，这些体系的实验 $T_c$ 值跨越从 $\sim 200$nK 到 $\sim 260$K 九个数量级。