Many-Body Quantum Theory in Condensed Matt... pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

图书基本信息

Many-Body Quantum Theory in Condensed Matter Physics: An Introduction
作者： Henrik Bruus;Karsten Flensberg;
ISBN13： 9780198566335
类型： 精装(精装书)
语种： 英语（English）
出版日期： 2004-11-11
出版社： Oxford University Press, USA
页数： 435
重量（克）： 879
尺寸： 24.7904 x 16.8656 x 2.8702 cm

商品简介

This book is an introduction to the techniques of many-body quantum theory with a large number of applications to condensed matter physics. The basic idea of the book is to provide a self-contained formulation of the theoretical framework without losing mathematical rigor, while at the same time providing physical motivation and examples. The examples are taken from applications in electron systems and transport theory.
On the formal side, the book covers an introduction to second quantization, many-body Green's function, finite temperature Feynman diagrams and bosonization. The applications include traditional transport theory in bulk as well as mesoscopic systems, where both the Landau-Buttiker formalism and recent developments in correlated transport phenomena in mesoscopic systems and nano-structures are covered. Other topics include interacting electron gases, plasmons, electron-phonon interactions, superconductivity and a final chapter on one-dimensional systems where a detailed treatment of Luttinger liquid theory and bosonization techniques is given. Having grown out of a set of lecture notes, and containing many pedagogical exercises, this book is designed as a textbook for an advanced undergraduate or graduate course, and is also well suited for self-study.
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好的，这是一本关于凝聚态物理学领域内，避开“多体量子理论”这一特定主题的图书简介，重点放在了其他关键分支和前沿研究上。 --- 凝聚态物理学前沿：从拓扑结构到量子信息 本书旨在为有志于深入探索凝聚态物理学核心领域的研究人员、高级本科生及研究生提供一份全面而深入的导论与参考。本书聚焦于当前物理学研究的热点和关键概念，系统梳理了凝聚态物理学中除传统多体微观理论之外的多个重要分支，重点关注物质在宏观尺度下涌现出的新奇集体行为、结构特性以及量子信息在凝聚态系统中的应用。 在凝聚态物理领域，我们面对的是由数以亿计的粒子构成的复杂系统。理解这些系统如何从简单的相互作用规则中涌现出宏观可观测的特性——如导电性、超导性、磁性乃至拓扑保护的鲁棒性——是本学科的核心挑战。本书将这些挑战分解为几个相互关联的主题，提供清晰的物理图像和严格的数学框架。 第一部分：晶体结构、晶格动力学与电子态的几何描述 本部分首先奠定了对凝聚态物质结构基础的理解。我们从晶体学的基本对称性原理出发，详细探讨了布拉维格子、倒易空间（Reciprocal Space）的概念及其在描述电子周期势中的不可替代性。 晶格振动与声子理论： 深入分析了晶格振动如何通过声子（Phonons）的概念被量子化，并阐述了声子-电子相互作用（如极化子效应）对材料热学和电学性质的调控作用。读者将学习如何利用德拜模型（Debye Model）和林登模型（Einstein Model）来计算材料的比热容，以及如何利用费曼路径积分方法（不涉及高阶微扰论的复杂计算）来处理含声子系统的动力学行为。 能带结构与电子的有效质量： 重点剖析了紧束缚模型（Tight-Binding Model）与晶格周期性势场下电子的薛定谔方程解法。我们将详尽讨论布洛赫定理（Bloch’s Theorem）的物理意义，并引入有效质量张量（Effective Mass Tensor）的概念，用以描述电子在能带极值点附近的运动轨迹，这是理解半导体器件性能的关键。 拓扑晶体学与边缘态： 本部分引入了拓扑不变量的概念，超越了传统的基于对称性的分类方法。我们将详细介绍陈数（Chern Number）和$mathbb{Z}_2$不变量在描述二维电子气和三维材料中的应用，并重点分析了拓扑绝缘体和拓扑半金属中的狄拉克锥（Dirac Cones）和费米弧（Fermi Arcs）等边界态，这些态的特性对外界扰动具有天然的抵抗力。 第二部分：强关联体系的相变与涨落现象 当电子间的库仑排斥或自旋间的交换作用变得不可忽略时，系统会展现出超越独立电子模型的复杂行为。本部分着眼于描述这些强关联体系的集体激发和相变。 平均场理论的局限与超越： 尽管平均场理论（如平均场近似）提供了初步的定性理解，但它往往无法捕捉到相变附近的临界现象。本书将引入朗道自由能理论（Landau Free Energy Theory）来系统描述第二类相变，并探讨如何利用重整化群（Renormalization Group, RG）方法来确定临界指数，理解不同维度和维度耦合下的普适性。 磁性与自旋序： 深入探讨铁磁性、反铁磁性与亚铁磁性的微观起源，主要基于海森堡模型（Heisenberg Model）。我们将侧重于利用斯蒂芬斯子模型（Holstein-Primakoff Transformation） 和泡利-拉蒂默变换（Holstein-Primakoff Transformation） 等技术，将自旋问题转化为准粒子（磁振子，Magnons）的玻色子问题，从而精确描述长程磁有序的形成与破坏。 莫特绝缘体与电荷密度波： 对于具有局部电子占据的系统，我们讨论了电子关联导致的莫特绝缘相（Mott Insulator）。此外，我们还将详细分析电荷密度波（Charge Density Wave, CDW）的形成机制，包括其与声子软化（Phonon Softening）的耦合，以及如何利用法利-科恩（Falicov-Kimball）模型来刻画这种复杂的电荷-晶格重构。 第三部分：量子信息、量子计算与凝聚态的交叉前沿 本部分将视角投向凝聚态物理学与信息科学的交汇点，探讨如何利用材料体系的独特量子特性来实现信息存储和处理。 量子比特的物理实现： 详细考察了几种有前景的固态量子比特平台。这包括超导电路中的约瑟夫森结（Josephson Junctions）如何作为人工原子形成Transmon 量子比特；半导体量子点中电子自旋的操纵（基于能级分立和电子自旋共振）；以及硅基材料中掺杂原子核自旋的相干性保持。 拓扑量子计算与Majorana费米子： 聚焦于拓扑量子计算的理论基础。本书将详细介绍如何通过设计特定几何构型的超导/拓扑异质结来诱导出非阿贝尔任意子（Non-Abelian Anyons），特别是Majorana零模（Majorana Zero Modes）。我们将阐述这些模的非局域性如何保证计算的拓扑保护，并探讨如何利用它们的编织操作（Braiding Operations） 来执行量子门。 量子输运的新范式： 阐述了如何使用量子点和纳米线构建单电子晶体管和量子霍尔效应器件。重点讨论了朗之万动力学方程（Langevin Dynamics） 在描述开放量子系统（与环境相互作用）中的适用性，以及如何通过玻尔兹曼输运方程的量子推广来计算电流的噪声特性，如散射限下的散粒噪声（Shot Noise）。 总结： 本书通过对结构、涨落、拓扑和信息处理的系统性探讨，为读者构建了一个现代凝聚态物理学的全景图。它强调了从基本原理到前沿应用的严谨推导，旨在培养读者运用先进的理论工具解决复杂物理问题的能力。