Метод плотности состояний для расчета магнитных свойств квантовой спиновой цепочки
Богословский Н.А., Петров П.В., Аверкиев Н.С.
Email: nikitabogoslovskiy@gmail.com
Поступила в редакцию: 1 июля 2025 г.
В окончательной редакции: 16 июля 2025 г.
Принята к печати: 17 июля 2025 г.
Выставление онлайн: 21 октября 2025 г.
Описан и проанализирован метод решения многочастичных квантовомеханических задач, основанный на вычислении плотности состояний системы в зависимости от полной энергии и проекции магнитного момента. Метод применен для расчета свойств спиновой цепочки, описываемой гамильтонианом Гейзенберга. Полученные результаты сравниваются с точным решением для цепочки из N=16 спинов, полученным методом точной диагонализации. Показано, что в области высоких температур, метод плотности состояний совпадает с точным решением. При температурах меньше, чем энергия обменного взаимодействия, система оказывается вблизи края плотности состояний и статистические методы работают плохо. Таким образом, показано, что метод плотности состояний позволяет эффективно вычислять характеристики даже для системы с небольшим количеством упорядоченно расположенных спинов. Ключевые слова: плотность состояний, спиновая цепочка, магнитная восприимчивость, теплоемкость, гамильтониан Гейзенберга.
- Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. Статистическая физика. Наука, М. (1989)
- D.J. Thouless. The quantum mechanics of many-body systems. Courier Corporation (2013)
- W. Heisenberg. Zeitschrift fur Physik, 49, 9, 619--636 (1928)
- C. Zhou, T.C. Schulthess, S. Torbrugge, D.P. Landau. Phys. Rev. Lett., 96, 120201 (2006)
- В.И. Егоров, Б.В. Крыжановский. Успехи кибернетики, 5, 2, 46--52 (2024)
- B. Kryzhanovsky, L. Litinskii, V. Egorov. Entropy, 23, 12 (2021)
- N.A. Bogoslovskiy, P.V. Petrov, N.S. Averkiev. Phys. Rev. B, 109, 024436 (2024)
- H. Bethe. Zeitschrift Fur Physik, 71, 205--226 (1931)
- F. Franchini. An introduction to integrable techniques for one-dimensional quantum systems. Springer (2017)
- J.C. Bonner, M.E. Fisher. Phys. Rev., 135, A640--A658 (1964)
- Д.Н. Ясинская, Ю.Д. Панов. ФТТ, 66, 7, 1106--14 (2024)
- В.И. Петинов, А.Б. Кулаков. ФТТ, 65, 5, 797--801 (2023)
- E.P. Wigner. Annals of Mathematics, 67, 2, 325--327 (1958)
- В.А. Кашурников, А.В. Красавин. Вычислительные методы в квантовой физике: учебное пособие. НИЯУ МИФИ, М. (2005)