Pairing in Fermionic Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Sedrakian, Armen (EDT)/ Clark, John W. (EDT)/ Alford, Mark (EDT)

出品人:

页数:285

译者:

出版时间:

价格:98

装帧:HRD

isbn号码:9789812569073

丛书系列:

图书标签:

• 凝聚态物理
• 费米子系统
• 配对
• 超导
• 超流
• 量子多体问题
• 关联电子系统
• 强关联电子系统
• 拓扑物态
• 低温物理

凝聚态物理前沿探索：超越标准模型的量子纠缠新范式 图书名称： 《超导与量子拓扑：非常规电子关联现象的理论框架》 图书简介： 本书深入探讨了凝聚态物理领域中，涉及电子系统在极端条件或特定几何结构下展现出的复杂量子行为与非平凡拓扑性质。内容聚焦于超越传统BCS理论描述的非常规超导机制，以及由此衍生出的拓扑物态的精妙构造与物理内涵。全书系统性地构建了一套理论工具箱，用以解析那些由强关联效应、几何约束或自旋-轨道耦合等因素驱动的新奇量子现象。 第一部分：非常规超导体的微观机制 本书首先回顾了电子在晶格中运动的基本图像，并迅速过渡到对电子-电子相互作用的复杂性的探讨。我们着重分析了非成对配对（Non-conventional Pairing）的物理图像。不同于传统s波超导中简单的电子-电子吸引通过声子媒介形成库珀对，本书详细阐述了磁性涨落、自旋密度波（SDW）以及轨道动量相关的电子关联如何成为形成非常规超导态的关键驱动力。 第一章：磁性激发驱动的配对 本章详细解析了在高度关联的材料，尤其是铁基超导体（Iron-based Superconductors）中，自旋涨落如何扮演“胶水”的角色，促进电子形成非常规的配对态。我们采用自旋场论和无序平均场理论相结合的方法，推导了d波和s±波超导态的稳定性条件。特别关注了嵌套费米面结构如何放大磁性关联，并预测了不同晶体对称性下配对函数的节点结构。通过引入手性（Chiral）自旋涨落模型，我们成功解释了某些超导体中观测到的异常热输运性质。 第二章：轨道自由度的耦合与电子态 在具有强自旋-轨道耦合（SOC）的系统中，电子的轨道自由度不再是惰性的背景。本章探讨了拉什巴（Rashba）和沃伯格（Dresselhaus）类型的SOC如何重塑费米面，并可能诱发无能隙的p波超导或辛（Spin-Orbit）拓扑超导。我们运用有效哈密顿量方法，展示了在强耦合极限下，如何通过对称性破缺机制，将原本简单的电子模型转化为具有内在拓扑属性的有效场论。对重费米子系统中$f$电子和$d$电子的混合激发，及其在临界点附近可能出现的奇异金属态，也进行了深入的数值模拟分析。 第二部分：拓扑电子态的几何与对称性分类 本部分是本书的核心，侧重于理解如何通过系统的内在对称性或外部驱动，使电子系统进入拓扑非平庸的基态。我们完全避开了传统能带理论的局限性，专注于拓扑不变量的构建。 第三章：拓扑绝缘体与拓扑能带理论 本章系统介绍了K理论在分类二维和三维拓扑绝缘体中的应用。我们详细推导了$mathbb{Z}_2$不变量的计算方法，并将其与系统的晶体动量空间中的时间反演不变点（TR-invariant momenta, TRIMs）上的拓扑荷联系起来。重点分析了反演对称性在区分拓扑相中的关键作用。我们引入了边界-体对应原理的严谨表述，并展示了如何通过求解有效哈密顿量在边缘模式下的格林函数，来预测无能隙的拓扑表面态。 第四章：高阶拓扑物相 超越传统的零阶拓扑绝缘体和拓扑半金属，本书将目光投向了高阶拓扑相（Higher-Order Topological Phases, HOTPs）。我们介绍了“维度缩减”的拓扑保护概念，即系统在$d$维空间中表现出$d-2$维或更低维度的拓扑边界态。详细分析了三阶拓扑绝缘体（3D $mathbb{Z}_2$），它们具有零维的拓扑角点（Corner）态。我们使用体拓扑荷的差分（Difference of Bulk Charges）来定义这些高阶相，并讨论了如何通过改变晶格的对称性保护来调控拓扑阶数。 第五章：拓扑超导体与马约拉纳零能模 拓扑超导是本书在关联电子领域应用拓扑概念的高潮。本章聚焦于如何利用时间反演对称性破缺或粒子-空穴对称性破缺，在超导基态中诱导出马约拉纳零能模（Majorana Zero Modes, MZMs）。我们详细分析了螺旋波（Helical）表面态与磁通耦合形成的涡旋中的MZM，以及在分数霍尔效应边缘态中出现的非阿贝尔任意子的数学结构。通过对Kitaev链模型和盘绕（Spiral）磁性超导体的深入分析，展示了拓扑超导如何为构建拓扑量子比特提供物理基础。 第六章：拓扑相变的动力学与非平衡态 最后，本书探讨了拓扑系统如何响应外部的动态扰动。我们引入了拓扑量子场论（TQFT）的框架来描述拓扑相的动态演化。重点分析了快速淬火（Fast Quenching）过程中，系统如何穿越拓扑边界并产生拓扑缺陷。此外，对光诱导拓扑相（Floquet Topological Systems）的分析表明，周期性驱动可以打开新的拓扑相空间，即使在驱动停止后，某些拓扑特性仍可能被“锁定”在系统中。 总结与展望： 本书旨在为高年级本科生、研究生以及专业研究人员提供一个深入、严谨且前沿的理论视角，理解电子在复杂环境下的量子行为。通过对对称性、几何和关联的精妙结合，读者将能掌握解析当前凝聚态物理中最具挑战性问题的核心工具。本书强调了理论预测与实验观测的紧密结合，特别是在新型量子材料的发现与性质调控中的指导意义。

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