論文の概要: Topological Density Correlations in a Fermi Gas
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.03737v1
- Date: Thu, 5 Oct 2023 17:57:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-06 13:08:28.450073
- Title: Topological Density Correlations in a Fermi Gas
- Title（参考訳）: フェルミガス中のトポロジー密度相関
- Authors: Pok Man Tam and Charles L. Kane
- Abstract要約: 非相互作用電子のフェルミ気体(英: Fermi gas)は、フェルミ海として知られる運動量空間における占有領域によって定義される量子基底状態を持つ。
D$次元フェルミ海の位相は、$D+1$点等しい時間密度相関関数に物理的に符号化される。
位相的$D+1$点密度相関を用いて、より一般的な$M$点密度相関関数の普遍構造をD$次元フェルミ気体で明らかにする。
- 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: A Fermi gas of non-interacting electrons, or ultra-cold fermionic atoms, has
a quantum ground state defined by a region of occupancy in momentum space known
as the Fermi sea. The Euler characteristic $\chi_F$ of the Fermi sea serves to
topologically classify these gapless fermionic states. The topology of a $D$
dimensional Fermi sea is physically encoded in the $D+1$ point equal time
density correlation function. In this work, we first present a simple proof of
this fact by showing that the evaluation of the correlation function can be
formulated in terms of a triangulation of the Fermi sea with a collection of
points, links and triangles and their higher dimensional analogs. We then make
use of the topological $D+1$ point density correlation to reveal universal
structures of the more general $M$ point density correlation functions in a $D$
dimensional Fermi gas. Two experimental methods are proposed for observing
these correlations in $D=2$. In cold atomic gases imaged by quantum gas
microscopy, our analysis supports the feasibility of measuring the third order
density correlation, from which $\chi_F$ can be reliably extracted in systems
with as few as around 100 atoms. For solid-state electron gases, we propose
measuring correlations in the speckle pattern of intensity fluctuations in
nonlinear X-ray scattering experiments.
- Abstract（参考訳）: 非相互作用電子のフェルミ気体(英: Fermi gas)は、フェルミ海として知られる運動量空間における占有領域によって定義される量子基底状態を持つ。
フェルミ海のオイラー特性$\chi_F$は、これらの隙間のないフェルミオン状態の位相的分類に役立つ。
D$次元フェルミ海の位相は、$D+1$点等しい時間密度相関関数に物理的に符号化される。
そこで本研究では, 相関関数の評価が, 点, リンク, 三角形の集まりとそれらの高次元の類似物によるフェルミ海の三角測量によって定式化できることを示すことによって, この事実の簡単な証明を示す。
次に、位相的$d+1$ポイント密度相関を用いて、d$ 次元フェルミ気体におけるより一般的な$m$ポイント密度相関関数の普遍構造を明らかにする。
これらの相関の観測には2つの実験方法が提案されている。
量子ガス顕微鏡で観察した低温の原子ガスでは、3次密度相関の測定が可能であり、そこから約100原子程度の系で$\chi_F$を確実に抽出することができる。
固体電子ガスに対する非線形X線散乱実験において, 強度変動のスペックルパターンの相関測定を提案する。
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