論文の概要: Exact Polaron-Polaron interactions in a Quantum Hall Fluid

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.15007v1
• Date: Tue, 27 Aug 2024 12:43:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-28 13:53:43.199049
• Title: Exact Polaron-Polaron interactions in a Quantum Hall Fluid
• Title（参考訳）: 量子ホール流体中の特殊ポラロン-ポラロン相互作用
• Authors: Jia Wang, Xia-Ji Liu, Hui Hu,
• Abstract要約: ポラロン相互作用は、最低ランダウのフェルミオンが重い不純物より多いとき、正確にゼロである。 不純物間の距離Rが磁気距離よりも大きい場合、ポテンシャルは消失するが、クーロンの形 -1/R の後、短距離で強く分岐する。 我々の予測は、強磁場下での電子ドープ半導体におけるエキシトン-ポーラロン間の効果的な相互作用を理解する上でも有用である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.944954775892428
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present an exact solution for effective polaron-polaron interactions between heavy impurities, mediated by a sea of non-interacting light fermions in the quantum Hall regime with highly degenerate Landau levels. For weak attraction between impurities and fermions, where only the manifold of lowest Landau levels is relevant, we obtain an analytical expression of mediated polaron-polaorn interactions. Remarkably, polaron interactions are exactly zero when fermions in lowest Landau levels outnumber heavy impurities. For strong attraction, different manifolds of higher Landau levels come into play and we derive a set of equations that can be used to numerically solve the mediated polaron interaction potential. We find that the potential vanishes when the distance R between impurities is larger than the magnetic length, but strongly diverges at short range following a Coulomb form -1/R. Our exact results of polaron-polaron interactions might be examined in cold-atom setups, where a system of Fermi polarons in the quantum Hall regime is realized with synthetic gauge field or under fast rotation. Our predictions could also be useful to understand the effective interaction between exciton-polarons in electron-doped semiconductors under strong magnetic field.
• Abstract（参考訳）: 我々は、高縮退するランダウ準位を持つ量子ホール系において、相互作用しない光フェルミオンの海によって媒介される重い不純物間の効果的なポーラロン-ポーラロン相互作用の正確な解を示す。 不純物とフェルミオンの間の弱い魅力には、最低ランダウの多様体のみが関係する。 顕著なことに、ポラロン相互作用は、ランダウ準位のフェルミオンが重い不純物より多いとき、完全にゼロである。 強い魅力のために、より高次のランダウ級数の異なる多様体が作用し始め、相互作用するポーラロン相互作用ポテンシャルを数値的に解くために使用できる方程式の集合を導出する。 不純物間の距離Rが磁気距離よりも大きい場合、ポテンシャルは消失するが、クーロンの形 -1/R の後、短距離で強く分岐する。 我々のポーラロン-ポーラロン相互作用の正確な結果は、量子ホール状態のフェルミ・ポーラロン系が合成ゲージ場または高速回転下で実現されるコールド原子配置で調べられる。 我々の予測は、強磁場下での電子ドープ半導体におけるエキシトン-ポーラロン間の効果的な相互作用を理解する上でも有用である。

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