Promedios canónicos en un gas de Fermi, también conocido como distribución generalizada de Fermi-Dirac

Estoy en el proceso de aplicar la teoría de la ecuación maestra de tunelización de puntos cuánticos de Beenakker (con algunas generalizaciones) a algunos problemas de bombeo de carga no adiabático. Como parte de este trabajo, encuentro promedios térmicos de cantidades de partículas individuales con un número total fijo de electrones. Son bastante sencillos de derivar, como se discutió recientemente en Physics.SE, consulte Combinatorial sum in a problem with a Fermi gas .

Tengo problemas para encontrar referencias a trabajos anteriores para este problema básico de estadística cuántica. ¿Puede sugerir algunas referencias relevantes en este contexto?

Informe de progreso:

Al escribir esto, me di cuenta de que básicamente estoy pidiendo un número de electrones finito y una generalización de espaciado de nivel finito de la función de Fermi:

v k = Z norte 1 norte = 0 norte 1 ( 1 ) norte metro Z metro mi β ϵ k ( norte metro ) dónde Z norte es el norte -Función de partición canónica de electrones.

Ya sea para norte 1 o y ϵ k + 1 ϵ k β 1 esto se reduce a la distribución estándar de Fermi-Dirac:

v k = 1 1 + z 0 mi β ϵ k

La ventaja de la nueva fórmula es que sólo depende de k a través de mi β ϵ k con toda la combinatoria escondida en Z norte . Esto es diferente a la expresión de libro de texto resumida en Wikipedia , o la función implícita de Beenakker F ( mi pag | norte ) (cual es v pag en notación).

La pregunta sigue en pie: no creo que la primera fórmula anterior sea nueva, ¿cuál es la referencia correcta?

Respuestas (1)

Ormand et al. han desarrollado un método de proyección del número de partículas que se basa en la transformada de Fourier de la función de partición grancanónica . física Rev. C 49, 1422 (1994) en el contexto de simulaciones cuánticas nucleares de Monte-Carlo. Esto da una fórmula de forma cerrada que escala cuadráticamente en el número de niveles. Ha sido utilizado por Alhassid et al. física Rev. B 58, R7524 (1998) para describir (numéricamente) las desviaciones de la distribución de Fermi-Dirac, ver Eq. (140) en el artículo de revisión de Alahssid .

Dado que el enfoque descrito en la pregunta parece ser nuevo, lo publiqué en arXiv . Para el espectro equidistante (oscilador armónico 1d), la generalización de la distribución de Fermi-Dirac conduce a una intrigante serie de polinomios y la función theta parcial de Rogers-Ramanujan, consulte la discusión de math.SE.