論文の概要: Superfluid phase transition of nanoscale-confined helium-3
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.08808v1
- Date: Mon, 17 Jul 2023 19:45:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-19 17:30:35.778116
- Title: Superfluid phase transition of nanoscale-confined helium-3
- Title（参考訳）: ナノスケール濃縮ヘリウム3の超流動相転移
- Authors: Canon Sun, Adil Attar, Igor Boettcher
- Abstract要約: ナノスケール閉じ込め下でのヘリウム3の超流動相転移について検討した。
準2次元超流動は、還元された3x2複素行列によって記述される。
平均場理論は、遷移時に現れる超流動秩序を正確に2つのエネルギー的に退化させる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We theoretically investigate the superfluid phase transition of helium-3
under nanoscale confinement of one spatial dimension realized in recent
experiments. Instead of the 3x3 complex matrix order parameter found in the
three-dimensional system, the quasi two-dimensional superfluid is described by
a reduced 3x2 complex matrix. It features a nodal quasiparticle spectrum,
regardless of the value of the order parameter. The origin of the 3x2 order
parameter is first illustrated via the two-particle Cooper problem, where
Cooper pairs in the $p_x$ and $p_y$ orbitals are shown to have a lower bound
state energy than those in $p_z$ orbitals, hinting at their energetically
favorable role at the phase transition. We then compute the Landau free energy
under confinement within the mean-field approximation and show that the
critical temperature for condensation of the 3x2 order parameter is larger than
for other competing phases. Through exact minimization of the mean-field free
energy, we show that mean-field theory predicts precisely two energetically
degenerate superfluid orders to emerge at the transition that are not related
by symmetry: the A-phase and the planar phase. Beyond the mean-field
approximation, we show that strong-coupling corrections favor the A-phase
observed in experiment, whereas weak-coupling perturbative renormalization
group predicts the planar phase to be stable.
- Abstract（参考訳）: 最近の実験で実現した1次元のナノスケール閉じ込め下でのヘリウム3の超流動相転移を理論的に検討した。
3次元系の3x3複素行列秩序パラメータの代わりに、準2次元超流動は還元された3x2複素行列によって記述される。
オーダーパラメータの値に関係なく、nodal準粒子スペクトルを特徴とする。
3x2オーダーのパラメータの起源は、2粒子のクーパー問題によって説明され、クーパー対が$p_x$ と $p_y$ の軌道において、$p_z$ の軌道よりも低い境界状態エネルギーを持つことが示され、相転移におけるエネルギー的に有利な役割を示唆する。
次に平均場近似における拘束下でのランダウ自由エネルギーを計算し、3x2次パラメータの凝縮臨界温度が他の競合相よりも大きいことを示す。
平均場自由エネルギーの正確な最小化により、平均場理論は、A相と平面相という対称性に関係のない遷移において、正確に2つのエネルギー的に退化する超流動秩序を予測する。
平均場近似を超えて、強結合補正は実験で観測されるa相を好むが、弱い結合摂動再正規化群は平面相が安定であると予測する。
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