基于声子的固液气三态热力学统一方法

我们引入了一种物质状态（固态、液态和气态）的统一方法，并用声子激发描述了压力-温度相图的热力学。我们通过打破声子相互作用中的对称性，推导了具有低能截断的有效哈密顿量（在两个横向声子偏振中，即声子带隙）。进而，我们采用德拜近似构建了聚集态的统计力学。所引入的形式体系涵盖了固体德拜理论、液体声子理论，以及诸如杜隆-珀替热力学极限、理想气体极限和此处称为Frenkel线热力学极限的新热力学极限等热力学极限。我们讨论了Frenkel线上方和下方液体中的声子传播与局域化效应，并解释了“快声”现象。作为我们理论的检验，我们在Green-Kubo形式体系内计算了速度-速度自相关函数和成对分布函数。我们展示了统一方法框架下声子动力学与成对关联之间的一致性。讨论了朝向声子带隙工程、高声速操控技术以及探索与地球和行星科学相关的流体奇异行为进展的新方向。所述结果对于实际意义和基础研究同等重要。