論文の概要: Generalised two-dimensional nonlinear oscillator with a position-dependent effective mass and the thermodynamic properties
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.12796v1
- Date: Tue, 16 Sep 2025 08:14:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-17 17:50:52.961246
- Title: Generalised two-dimensional nonlinear oscillator with a position-dependent effective mass and the thermodynamic properties
- Title（参考訳）: 位置依存有効質量を持つ一般化2次元非線形発振器とその熱力学特性
- Authors: S. E. Bokpe, F. A. Dossa, G. Y. H. Avossevou,
- Abstract要約: 非相対論的量子力学の枠組みにおける位置依存効果質量を持つ2次元非線形発振器について検討する。
その結果, 比熱が非線形パラメータ$k$の影響を受けない一次元の場合とは異なり, 2次元系は強い$k-$dependenceを示すことがわかった。
これらの知見は, 有効質量非線形性がマクロ熱力学量に及ぼす影響を浮き彫りにし, パラメータ$k$の調整が量子デバイスの性能向上に有効な戦略となることを示唆している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate a two-dimensional nonlinear oscillator with a position-dependent effective mass in the framework of nonrelativistic quantum mechanics. Using the Nikiforov-Uvarov method, we obtain exact analytical expressions for the energy spectrum and wave functions. Based on the canonical partition function, we derive key thermodynamic quantities, including internal energy, specific heat, free energy, and entropy. Our results show that, unlike the one-dimensional case, where the specific heat is unaffected by the nonlinearity parameter $k$, the two-dimensional system exhibits a strong $k-$dependence. At high temperatures, the specific heat becomes temperature-independent for fixed values of $k$, in line with the Dulong-Petit law. However, these behaviors occur only for negative values of $k$. These findings highlight the impact of effective mass nonlinearity on macroscopic thermodynamic quantities and suggest that tuning the parameter $k$ could serve as an effective strategy for enhancing the performance of quantum devices, including thermal machines and optoelectronic components.
- Abstract（参考訳）: 非相対論的量子力学の枠組みにおける位置依存効果質量を持つ2次元非線形発振器について検討する。
ニキフォフ・ウバロフ法を用いてエネルギースペクトルと波動関数の正確な解析式を得る。
正準分割関数に基づいて、内部エネルギー、比熱、自由エネルギー、エントロピーを含む重要な熱力学量の導出を行う。
その結果, 比熱が非線形パラメータ$k$の影響を受けない一次元の場合とは異なり, 2次元系は強い$k-$dependenceを示すことがわかった。
高温では、特定の熱はDulong-Petit法則に従って$k$の固定値に対して温度に依存しない。
しかし、これらの振る舞いは、$k$の負の値に対してのみ発生する。
これらの知見は, 有効質量非線形性がマクロ熱力学量に与える影響を浮き彫りにし, パラメータ$k$の調整が, 熱機械や光電子部品を含む量子デバイスの性能向上に有効である可能性が示唆された。
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