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Acta Phys. Polon.

STATISTICAL AND THERMODYNAMICAL DESCRIPTION OF CORRELATED SYSTEM. I. GENERAL CONSIDERATIONS

A. Fuliński

Published Jan 1, 1963• 0 citations
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Abstract

The general definitions, master equations, statistical correlation functions, and formulas for observables and their time changes, in general form, were given for two interacting subsystems weakly, strongly, or completely correlated. (auth)

Related papers

STATISTICAL AND THERMODYNAMICAL DESCRIPTION OF CORRELATED SYSTEMS. IV. TIME-DEPENDENT DISTRIBUTIONS

A. Fuliński

The solution of master equations describing the evolution in time of correlated subsystems forming an isolated system is given. It is found that near the equilibrium or stationary state the probabilities of finding of the subsystems in their quantized states and the correlation coefficients are the exponential functions of momentary values of observables, and do not depend on the initial state of the system. (auth)

Acta Phys. Polon.•Aug 1, 1963•0 citations

Quantum Statistical Theory of Rate Processes

S. H. Lin, Henry B. Eyring

A general quantum mechanical approach for treating a great number of rate processes is developed and the temperature dependence of the rate constants is discussed.

Proceedings of the National Academy of Sciences•Nov 1, 1972•31 citations

UNIVERSAL DESCRIPTION OF STRONGLY CORRELATED SYSTEMS

Yu-Liang Liu

In the eigen-functional theoretical framework, exact/accurate treatment of high-dimensional strongly correlated electron systems may be realized. The two key steps of this method are that under the path integral formulation we first change a D-dimensional quantum many-particle system into an (D+1)-dimensional (time-dependent) effective "single-particle" problem, then by solving the eigen-equation of the propagator operator of the particles, we can obtain the ground state energy functional and action, respectively. Under the eigen-functional theory, the problems of quantum many-particle systems end in to solve the equation of phase fields that are completely determined by the electron interaction. In practice this equation of the phase fields can be numerically solved for large lattice sites. After replacing the real time by the imaginary time, this method can also be applied for finite temperature cases.

International Journal of Modern Physics B•Feb 20, 2002•17 citations

Description of correlations in the dynamics of interacting Fermi systems

Thomas Czuba

Description des corrélations dans la dynamique des systèmes de fermions en interaction La dynamique d'un système quantique formée de particules en interaction devient rapidement impossible à décrire exactement lorsque le nombre de particules augmente. Ceci est une des principales difficultés dans la description des noyaux atomiques pouvant contenir plusieurs centaines de nucléons. Une approche simplifiée du problème consiste à supposer que certains degrés de liberté contiennent plus d'information que les autres. Une approximation classique est de se concentrer sur les degrés de liberté à un corps : la dynamique du système peut être approximativement décrite par un ensemble de particules se propageant dans un champ moyen effectif. Si l'approximation de champ moyen a permis de nombreuses avancées dans la compréhension théorique des propriétés des noyaux, il n'en reste pas moins qu'elle ne peut décrire un certain nombre de leurs propriétés, par exemple les effets des collisions directes entre les nucléons où les fluctuations quantiques des observables à un corps. L'objectif de la thèse est de rendre compte de ces corrélations au-delà de l'approximation de champ moyen afin d'améliorer la description dynamique des systèmes quantiques corrélés. Une composante de la thèse a été d'étudier les méthodes qui permettent de traiter les collisions entre les particules en incluant le terme de Born au-delà du champ moyen. Ce terme est particulièrement complexe à cause d'effets non-locaux en temps, effets dits non-markoviens. Des simplifications possibles de ce terme, en vue de futures applications, ont été étudiées. Deux approches simplificatrices ont été proposées, l'une permettant de traiter ce terme à l'aide d'équations maîtresses, l'autre en s'affranchissant des intégrales en temps. La seconde partie de la thèse a été consacrée à l'amélioration de l'approximation de champ moyen afin de décrire les fluctuations quantiques. En se basant sur des méthodes d'espace des phases existantes, une nouvelle méthode, appelée «Hybrid Phase Space Method» (HPS) a été proposée. Cette méthode est une combinaison entre la théorie de champ moyen avec fluctuations initiales et une théorie où les degrés de liberté à deux corps sont propagés explicitement. Cette nouvelle approche a été testée avec succès pour la description d'un ensemble de fermions sur réseau, i.e, le modèle de Fermi-Hubbard et a donné de bien meilleurs résultats que les approches d'espace des phases précédemment utilisées pour décrire les systèmes corrélés, notamment dans un cas de couplage faible. Si cette nouvelle approximation donne des résultats intéressants, elle reste cependant numériquement assez lourde et empirique. Cela a conduit à étudier en détail les formalismes de Wigner-Weyl et de Bohm afin d'explorer de manière plus systématique les méthodes d'espace des phases et amené à la notion de trajectoire en mécanique quantique. La conclusion de cette étude, dont les tests ont été effectués sur l'effet tunnel, est qu'il est nécessaire que les trajectoires interfèrent entre elles au cours du temps pour bien reproduire les effets quantiques.

•Sep 28, 2022•0 citations

GENERALIZED KINETIC AND EVOLUTION EQUATIONS IN THE APPROACH OF THE NONEQUILIBRIUM STATISTICAL OPERATOR

A. L. KUZEMSKY

The method of the nonequilibrium statistical operator developed by D. N. Zubarev is employed to analyze and derive generalized transport and kinetic equations. The degrees of freedom in solids can often be represented as a few interacting subsystems (electrons, spins, phonons, nuclear spins, etc.). Perturbation of one subsystem may produce a nonequilibrium state which is then relaxed to an equilibrium state due to the interaction between particles or with a thermal bath. The generalized kinetic equations were derived for a system weakly coupled to a thermal bath to elucidate the nature of transport and relaxation processes. It was shown that the "collision term" had the same functional form as for the generalized kinetic equations for the system with small interactions among particles. The applicability of the general formalism to physically relevant situations is investigated. It is shown that some known generalized kinetic equations (e.g. kinetic equation for magnons, Peierls equation for phonons) naturally emerges within the NSO formalism. The relaxation of a small dynamic subsystem in contact with a thermal bath is considered on the basis of the derived equations. The Schrödinger-type equation for the average amplitude describing the energy shift and damping of a particle in a thermal bath and the coupled kinetic equation describing the dynamic and statistical aspects of the motion are derived and analyzed. The equations derived can help in the understanding of the origin of irreversible behavior in quantum phenomena.

arXiv:cond-mat/0502194•International Journal of Modern Physics B•Mar 10, 2005•39 citations

GENERALIZED KINETIC AND EVOLUTION EQUATIONS IN THE APPROACH OF THE NONEQUILIBRIUM STATISTICAL OPERATOR

A. L. Kuzemsky

The method of the nonequilibrium statistical operator developed by D. N. Zubarev is employed to analyze and derive generalized transport and kinetic equations. The degrees of freedom in solids can often be represented as a few interacting subsystems (electrons, spins, phonons, nuclear spins, etc.). Perturbation of one subsystem may produce a nonequilibrium state which is then relaxed to an equilibrium state due to the interaction between particles or with a thermal bath. The generalized kinetic equations were derived for a system weakly coupled to a thermal bath to elucidate the nature of transport and relaxation processes. It was shown that the "collision term" had the same functional form as for the generalized kinetic equations for the system with small interactions among particles. The applicability of the general formalism to physically relevant situations is investigated. It is shown that some known generalized kinetic equations (e.g. kinetic equation for magnons, Peierls equation for phonons) naturally emerges within the NSO formalism. The relaxation of a small dynamic subsystem in contact with a thermal bath is considered on the basis of the derived equations. The Schrödinger-type equation for the average amplitude describing the energy shift and damping of a particle in a thermal bath and the coupled kinetic equation describing the dynamic and statistical aspects of the motion are derived and analyzed. The equations derived can help in the understanding of the origin of irreversible behavior in quantum phenomena.

•Jan 1, 2005•32 citations
In the eigen-functional theoretical framework, exact/accurate treatment of high-dimensional strongly correlated electron systems may be realized. The two key steps of this method are that under the path integral formulation we first change a D-dimensional quantum many-particle system into an (D+1)-dimensional (time-dependent) effective "single-particle" problem, then by solving the eigen-equation of the propagator operator of the particles, we can obtain the ground state energy functional and action, respectively. Under the eigen-functional theory, the problems of quantum many-particle systems end in to solve the equation of phase fields that are completely determined by the electron interaction. In practice this equation of the phase fields can be numerically solved for large lattice sites. After replacing the real time by the imaginary time, this method can also be applied for finite temperature cases.
Description des corrélations dans la dynamique des systèmes de fermions en interaction La dynamique d'un système quantique formée de particules en interaction devient rapidement impossible à décrire exactement lorsque le nombre de particules augmente. Ceci est une des principales difficultés dans la description des noyaux atomiques pouvant contenir plusieurs centaines de nucléons. Une approche simplifiée du problème consiste à supposer que certains degrés de liberté contiennent plus d'information que les autres. Une approximation classique est de se concentrer sur les degrés de liberté à un corps : la dynamique du système peut être approximativement décrite par un ensemble de particules se propageant dans un champ moyen effectif. Si l'approximation de champ moyen a permis de nombreuses avancées dans la compréhension théorique des propriétés des noyaux, il n'en reste pas moins qu'elle ne peut décrire un certain nombre de leurs propriétés, par exemple les effets des collisions directes entre les nucléons où les fluctuations quantiques des observables à un corps. L'objectif de la thèse est de rendre compte de ces corrélations au-delà de l'approximation de champ moyen afin d'améliorer la description dynamique des systèmes quantiques corrélés. Une composante de la thèse a été d'étudier les méthodes qui permettent de traiter les collisions entre les particules en incluant le terme de Born au-delà du champ moyen. Ce terme est particulièrement complexe à cause d'effets non-locaux en temps, effets dits non-markoviens. Des simplifications possibles de ce terme, en vue de futures applications, ont été étudiées. Deux approches simplificatrices ont été proposées, l'une permettant de traiter ce terme à l'aide d'équations maîtresses, l'autre en s'affranchissant des intégrales en temps. La seconde partie de la thèse a été consacrée à l'amélioration de l'approximation de champ moyen afin de décrire les fluctuations quantiques. En se basant sur des méthodes d'espace des phases existantes, une nouvelle méthode, appelée «Hybrid Phase Space Method» (HPS) a été proposée. Cette méthode est une combinaison entre la théorie de champ moyen avec fluctuations initiales et une théorie où les degrés de liberté à deux corps sont propagés explicitement. Cette nouvelle approche a été testée avec succès pour la description d'un ensemble de fermions sur réseau, i.e, le modèle de Fermi-Hubbard et a donné de bien meilleurs résultats que les approches d'espace des phases précédemment utilisées pour décrire les systèmes corrélés, notamment dans un cas de couplage faible. Si cette nouvelle approximation donne des résultats intéressants, elle reste cependant numériquement assez lourde et empirique. Cela a conduit à étudier en détail les formalismes de Wigner-Weyl et de Bohm afin d'explorer de manière plus systématique les méthodes d'espace des phases et amené à la notion de trajectoire en mécanique quantique. La conclusion de cette étude, dont les tests ont été effectués sur l'effet tunnel, est qu'il est nécessaire que les trajectoires interfèrent entre elles au cours du temps pour bien reproduire les effets quantiques.
The method of the nonequilibrium statistical operator developed by D. N. Zubarev is employed to analyze and derive generalized transport and kinetic equations. The degrees of freedom in solids can often be represented as a few interacting subsystems (electrons, spins, phonons, nuclear spins, etc.). Perturbation of one subsystem may produce a nonequilibrium state which is then relaxed to an equilibrium state due to the interaction between particles or with a thermal bath. The generalized kinetic equations were derived for a system weakly coupled to a thermal bath to elucidate the nature of transport and relaxation processes. It was shown that the "collision term" had the same functional form as for the generalized kinetic equations for the system with small interactions among particles. The applicability of the general formalism to physically relevant situations is investigated. It is shown that some known generalized kinetic equations (e.g. kinetic equation for magnons, Peierls equation for phonons) naturally emerges within the NSO formalism. The relaxation of a small dynamic subsystem in contact with a thermal bath is considered on the basis of the derived equations. The Schrödinger-type equation for the average amplitude describing the energy shift and damping of a particle in a thermal bath and the coupled kinetic equation describing the dynamic and statistical aspects of the motion are derived and analyzed. The equations derived can help in the understanding of the origin of irreversible behavior in quantum phenomena.
The method of the nonequilibrium statistical operator developed by D. N. Zubarev is employed to analyze and derive generalized transport and kinetic equations. The degrees of freedom in solids can often be represented as a few interacting subsystems (electrons, spins, phonons, nuclear spins, etc.). Perturbation of one subsystem may produce a nonequilibrium state which is then relaxed to an equilibrium state due to the interaction between particles or with a thermal bath. The generalized kinetic equations were derived for a system weakly coupled to a thermal bath to elucidate the nature of transport and relaxation processes. It was shown that the "collision term" had the same functional form as for the generalized kinetic equations for the system with small interactions among particles. The applicability of the general formalism to physically relevant situations is investigated. It is shown that some known generalized kinetic equations (e.g. kinetic equation for magnons, Peierls equation for phonons) naturally emerges within the NSO formalism. The relaxation of a small dynamic subsystem in contact with a thermal bath is considered on the basis of the derived equations. The Schrödinger-type equation for the average amplitude describing the energy shift and damping of a particle in a thermal bath and the coupled kinetic equation describing the dynamic and statistical aspects of the motion are derived and analyzed. The equations derived can help in the understanding of the origin of irreversible behavior in quantum phenomena.