論文の概要: Diffusive Decay of Collective Quantum Excitations in Electron Gas

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.01099v1
• Date: Sat, 2 Mar 2024 05:32:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-05 15:18:52.988179
• Title: Diffusive Decay of Collective Quantum Excitations in Electron Gas
• Title（参考訳）: 電子ガス中の集合量子励起の拡散的崩壊
• Authors: M. Akbari-Moghanjoughi
• Abstract要約: 確率電流とエネルギー密度分布の一般化された関係を求める。 正方形ウェルポテンシャルにおける準粒子のプラズモン準位は、平衡状態に不安定に崩壊する。 低レベル励起における半空間境界付近の顕著なエネルギー密度谷は、表面に近い魅力的な力を予測する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work the multistream quasiparticle model of collective electron excitations is used to study the energy-density distribution of collective quantum excitations in an interacting electron gas with arbitrary degree of degeneracy. Generalized relations for the probability current and energy density distributions is obtained which reveals a new interesting quantum phenomenon of diffusive decay of pure quasiparticle states at microscopic level. The effects is studied for various cases of free quasiparticles, quasiparticle in an infinite square-well potential and half-space collective excitations. It is shown that plasmon excitations have the intrinsic tendency to decay into equilibrium state with uniform energy density spacial distribution. It is found that plasmon levels of quasipaticle in a square-well potential are unstable decaying into equilibrium state due to the fundamental property of collective excitations. The decay rates of pure plasmon states are determined analytically. Moreover, for damped quasiparticle excitations the non-vanishing probability current divergence leads to imaginary energy density resulting in damping instability of energy density dynamic. The pronounced energy density valley close to half-space boundary at low level excitations predicts attractive force close to the surface. Current research can have implications with applications in plasmonics and related fields. Current analysis can be readily generalized to include external potential and magnetic field effects.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、集合電子励起の多流準粒子モデルを用いて、相互作用電子ガス中の集合量子励起のエネルギー密度分布を任意の縮退度で研究する。 確率電流とエネルギー密度分布に関する一般化された関係が得られ、これは顕微鏡レベルで純準粒子状態の拡散崩壊の新しい興味深い量子現象を示す。 この効果は、自由準粒子、無限平方ウェルポテンシャル中の準粒子、半空間集合励起の様々なケースで研究される。 プラズモン励起は、一様エネルギー密度空間分布を持つ平衡状態へと崩壊する本質的な傾向を示す。 正方形ウェルポテンシャルにおける準パティクルのプラズモン準位は、集合励起の基本的な性質により平衡状態に不安定に崩壊する。 純プラズモン状態の崩壊速度は分析的に決定される。 さらに、減衰準粒子励起の場合、非破壊確率電流の発散は仮想エネルギー密度につながり、エネルギー密度動的に減衰不安定となる。 低レベルの励起で半空間境界に近いエネルギー密度谷は、表面に近い引力を予測する。 最近の研究はプラズモニクスや関連分野の応用に影響を与えうる。 電流解析は、外部電位と磁場効果を含むように容易に一般化できる。

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