Heavy-Fermion Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Misra, Prasanta

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 220.35

装帧:

isbn号码:9780444515032

丛书系列:

图书标签:

• 重费米子
• 强关联电子系统
• 凝聚态物理
• 量子磁性
• 超导
• 重费米子超导
• 电子结构
• 实验物理
• 理论物理
• 材料物理

好的，这是一份关于《重费米子系统》的图书简介，内容详实，旨在吸引特定领域的读者，且不包含任何表明是AI生成的痕迹： --- 《重费米子系统：从微观到宏观的量子多体物理》 导言：凝聚态物理的前沿挑战 凝聚态物理学的核心任务之一，便是理解和描述大量电子在晶格中相互作用所产生的集体行为。在众多复杂的电子系统中，重费米子系统 (Heavy-Fermion Systems) 构成了凝聚态物理研究中的一个极其迷人且充满挑战的领域。这类材料的显著特征在于，其电子的有效质量（即“重费米子”）可以比自由电子质量大出数百甚至数千倍。这种奇异的“质量增强”现象，是强关联电子效应的直接体现，也是理解量子临界现象、非常规超导电性和拓扑量子态的关键切入点。 本书《重费米子系统：从微观到宏观的量子多体物理》系统、深入地探讨了重费米子材料的物理本质、实验观测现象及其背后的理论描述。它面向对固体物理、量子场论和实验技术有基础了解的研究人员、高年级本科生和研究生。 第一部分：系统基础与微观机制 (The Microscopic Foundation) 本书的开篇（前三章）为读者构建了理解重费米子物理的理论基石。 第一章：费米液体理论的局限与重整化 本章首先回顾了标准的兰道费米液体理论（Landau Fermi Liquid Theory），阐明了其在描述常温下简单金属行为上的成功。随后，重点指出该理论在面对强电子关联体系时的内在局限性。我们将深入分析“重费米子”现象的起源：$4f$ 或 $5f$ 局域磁矩与自由传导电子的耦合。通过引入安德森的杂化概念（Hybridization），详细阐述了斯克里曼（Skljurensky）模型和杂化薛定格方程（Hybridized Schrödinger Equation）如何描述局域电子态与能带态的混合，从而导致了费米面附近的电子态密度（DOS）的急剧重整化和有效质量的巨大增加。 第二章：Kondo效应与单离子物理 Kondo效应是理解重费米子形成的关键前驱现象。本章集中讨论了单离子Kondo效应——即单个磁性杂质与自由电子海洋的相互作用。我们详尽解析了Kondo密度矩阵重整化群（DMRG）方法以及数值重整化群（NRG）在解决这一特定问题上的优势。通过对Kondo温度（$T_K$）的精确计算，读者将理解如何通过实验手段（如电阻率和磁化率测量）来识别和量化Kondo效应的特征。 第三章：多体相互作用：Doniach 竞争与量子相变 重费米子系统并非孤立的Kondo杂质集合，而是具有周期性排列的磁性离子晶格。第三章引入了RKKY（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida）相互作用，这是一种介导于磁性离子之间的长程交换作用。本书的核心冲突——Kondo减隧效应（Screening）与RKKY铁磁/反铁磁有序的竞争——在这一章得到了充分的展开。Doniach 提出的理论框架被用来预测在不同温度尺度下的相变行为，为理解低温下的磁性有序或超导态奠定了基础。 第二部分：实验现象与特征材料 (Experimental Landscape and Materials Science) 在理论框架建立之后，本书的下半部分（第四、五章）转向了对关键实验证据和代表性材料家族的深入剖析。 第四章：标志性材料家族的结构与性质 本章聚焦于最经典的重费米子化合物的结构、合成方法及其关键物性。我们将详细考察以下几类系统： $ ext{Ce}$ 基化合物（如 $ ext{CeAl}_3, ext{CeCu}_2 ext{Si}_2$）： 作为最先被识别的系统，它们在理解Kondo不稳定性中的作用至关重要。重点分析其电阻率的“谷底”行为和低温下的线性比热系数。 $ ext{Yb}$ 基和 $ ext{U}$ 基化合物（如 $ ext{YbRh}_2 ext{Si}_2, ext{UPt}_3$）： 它们展现出更强烈的关联效应，尤其是在研究非常规超导方面。 $5f$ 电子系统的特殊性： 比较 $4f$ (稀土) 体系和 $5f$ (锕系) 体系中轨道-自旋耦合（SOC）和相对论效应的差异，解释为什么锕系化合物常常表现出更复杂的磁性结构。 第五章：宏观量子态：超导、磁性与量子临界性 重费米子系统在极低温下倾向于发展出宏观量子态，这些态往往是非传统的。 非常规超导： 探讨在重费米子体系中发现的$d$ 波或$ppm i p$ 态超导的证据，特别是与磁性有序相邻的区域。本书分析了超导配对机制，强调其与磁涨落的紧密联系。 量子临界点 (QCP)： 这是本书的重点之一。通过系统地改变压力、磁场或化学组分来抑制磁序（如反铁磁性），系统被驱动至零温下的临界点。本章详细讨论了QCP附近的非费米液体行为（如电阻率遵循 $T^{1-alpha}$ 标度律），并讨论了其对周围相图的深刻影响。 第三部分：前沿理论工具与展望 (Advanced Theoretical Frameworks) 第六章：场论描述与有效模型 为了应对强关联带来的计算难度，本章引入了现代物理学中用于描述重费米子系统的有效场论工具。这包括对$SU(2)$ 规范场理论在描述Kondo格点模型（Kondo Lattice Model）中的应用，以及拓扑的视角——如何使用拓扑不变量来区分不同的低能有效场论。 第七章：实验探测技术综述 本书的最后一部分侧重于高分辨率的实验技术，这些技术是解析重费米子微观结构的关键： 1. 角分辨光电子能谱 (ARPES)： 如何通过测量具有巨大有效质量的准粒子峰来直接“看见”费米面的演化。 2. 中子散射 (Neutron Scattering)： 测量磁性涨落和低能磁激发（如磁振子）的必要手段。 3. 强磁场量子输运： 如何利用强大的外磁场来压制磁有序，揭示量子极限下的行为。 结论：开放性问题与未来方向 《重费米子系统》以对当前未解决问题的讨论收尾，包括高$T_c$重费米子超导的本质、量子临界点处非费米液体标度律的精确理论推导，以及重费米子物理与拓扑物态（如拓扑超导）的潜在交叉点。本书旨在为读者提供一个全面、严谨且充满启发性的知识体系，以迎接下一代强关联电子系统的挑战。 ---

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