A Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson Como Uma Transição de Fase Quântica Douglas Aleodin Instituto de Física Orientador: Prof. Dr Massimo Ostilli Agosto 2022 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 1 / 60 . Capítulos 1 2 3 4 5 Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson Descrição Overlap A Universalidade da Energia do Estado Fundamental Descrição Exemplos de Potenciais Variáveis de Prüfer Deslocamento de Fase Teorema de Fumi Transição de Fase Quântica Descrição Classificação das Transições de Fase Teoria de QPT de Primeira Ordem Modelo de Grover Conexão entre AOC e QPT Descrição Absorção por raios-x . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 2 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson Gás de N férmions não-interagentes confinados numa caixa de dimensão D e raio L Temperatura nula Φ estado fundamental do sistema Ψ estado fundamental do sistema ligeiramente modificado (sistema perturbado por um potencial limitado ou uma impureza) Ψ e Φ são dados pelo determinante de Slater satisfazendo o príncipio da exclusão de Pauli: P. W. Anderson Ψ = ψ1 ∧ ... ∧ ψN Φ = ϕ1 ∧ ... ∧ ϕN . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 3 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 4 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson Anderson mostrou que no limite termodinâmico ⟨Φ|Ψ⟩ ∼ N−γ , γ > 0. N, L → ∞, Ψ e Φ ficam ortogonais, i.e, ⟨Φ|Ψ⟩ = 0 P. W. Anderson 1 1 Anderson, «Infrared catastrophe in Fermi gases with local scattering potentials», . . . . . . . . . . . . . . . . . 1967. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT Agosto 2022 . . . . 5 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson Gases de Fermi numa caixa [0,L]D No TDL, com a razão N/LD fixa, a densidade de energia de a) e b) são iguais. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 6 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 7 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 8 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 9 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 10 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 11 / 60 . Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 12 / 60 . Capítulos 1 2 3 4 5 Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson Descrição Overlap A Universalidade da Energia do Estado Fundamental Descrição Exemplos de Potenciais Variáveis de Prüfer Deslocamento de Fase Teorema de Fumi Transição de Fase Quântica Descrição Classificação das Transições de Fase Teoria de QPT de Primeira Ordem Modelo de Grover Conexão entre AOC e QPT Descrição Absorção por raios-x . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 13 / 60 . A Universalidade da Energia do Estado Fundamental V(r) ∼ 1/rα , potencial de alcance l 2 2 Silva, Ostilli e Presilla, «Ground-state-energy universality of noninteracting fermionic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . systems», 2021. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT Agosto 2022 14 / 60 . A Universalidade da Energia do Estado Fundamental V(r) ∼ 1/rα , potencial de alcance l RL 1−α ), α > 0 0 V(r)dr = O(L 2 2 Silva, Ostilli e Presilla, «Ground-state-energy universality of noninteracting fermionic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . systems», 2021. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT Agosto 2022 14 / 60 . A Universalidade da Energia do Estado Fundamental V(r) ∼ 1/rα , potencial de alcance l RL 1−α ), α > 0 0 V(r)dr = O(L Crescimento no TDL: Ni /Li fixo com l << Li 2 2 Silva, Ostilli e Presilla, «Ground-state-energy universality of noninteracting fermionic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . systems», 2021. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT Agosto 2022 14 / 60 . A Universalidade da Energia do Estado Fundamental V(r) ∼ 1/rα , potencial de alcance l RL 1−α ), α > 0 0 V(r)dr = O(L Crescimento no TDL: Ni /Li fixo com l << Li Potencial contribui na energia de cada partícula com O(l/Li ) 2 2 Silva, Ostilli e Presilla, «Ground-state-energy universality of noninteracting fermionic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . systems», 2021. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT Agosto 2022 14 / 60 . A Universalidade da Energia do Estado Fundamental V(r) ∼ 1/rα , potencial de alcance l RL 1−α ), α > 0 0 V(r)dr = O(L Crescimento no TDL: Ni /Li fixo com l << Li Potencial contribui na energia de cada partícula com O(l/Li ) Pelo princípio de Pauli, as partículas ocupam homogeneamente a caixa. 2 2 Silva, Ostilli e Presilla, «Ground-state-energy universality of noninteracting fermionic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . systems», 2021. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT Agosto 2022 14 / 60 . A Universalidade da Energia do Estado Fundamental V(r) ∼ 1/rα , potencial de alcance l RL 1−α ), α > 0 0 V(r)dr = O(L Crescimento no TDL: Ni /Li fixo com l << Li Potencial contribui na energia de cada partícula com O(l/Li ) Pelo princípio de Pauli, as partículas ocupam homogeneamente a caixa. e ⇒limN,L→∞,(N/LD )=ρ E(N,L) E(N,L) = 1 2 2 Silva, Ostilli e Presilla, «Ground-state-energy universality of noninteracting fermionic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . systems», 2021. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT Agosto 2022 14 / 60 . A Universalidade da Energia do Estado Fundamental V(r) ∼ 1/rα , potencial de alcance l RL 1−α ), α > 0 0 V(r)dr = O(L Crescimento no TDL: Ni /Li fixo com l << Li Potencial contribui na energia de cada partícula com O(l/Li ) Pelo princípio de Pauli, as partículas ocupam homogeneamente a caixa. e ⇒limN,L→∞,(N/LD )=ρ E(N,L) E(N,L) = 1 2 2 Silva, Ostilli e Presilla, «Ground-state-energy universality of noninteracting fermionic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . systems», 2021. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT Agosto 2022 14 / 60 . Exemplos de Potenciais δ-Dirac confinada 1D ( −βδ(x) para −L/2 < x < L/2 V(x)= ∞ para |x| ≥ L/2 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 15 / 60 . Exemplos de Potenciais δ-Dirac confinada 1D ( −βδ(x) para −L/2 < x < L/2 V(x)= ∞ para |x| ≥ L/2 Pela Eq. de Sch. k2 = 2mE/ℏ2 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 15 / 60 . Exemplos de Potenciais δ-Dirac confinada 1D ( −βδ(x) para −L/2 < x < L/2 V(x)= ∞ para |x| ≥ L/2 Pela Eq. de Sch. k2 = 2mE/ℏ2 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 15 / 60 . Exemplos de Potenciais . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 16 / 60 . Exemplos de Potenciais . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 17 / 60 . Exemplos de Potenciais Modelo de Brinquedo ( V(x)= V0 = v0 L−α , 0, x < 0, x > 0, . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 18 / 60 . Exemplos de Potenciais Modelo de Brinquedo ( V(x)= V0 = v0 L−α , 0, x < 0, x > 0, ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 18 / 60 . Exemplos de Potenciais Modelo de Brinquedo ( V(x)= V0 = v0 L−α , 0, x < 0, x > 0, ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α>0 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 18 / 60 . Exemplos de Potenciais Modelo de Brinquedo ( V(x)= V0 = v0 L−α , 0, x < 0, x > 0, ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α>0 En > V0 > 0 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 18 / 60 . Exemplos de Potenciais Modelo de Brinquedo ( V(x)= V0 = v0 L−α , 0, x < 0, x > 0, ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α>0 En > V0 > 0 Pela Teoria da Perturbação, . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 18 / 60 . Exemplos de Potenciais Modelo de Brinquedo ( V(x)= V0 = v0 L−α , 0, x < 0, x > 0, ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α>0 En > V0 > 0 Pela Teoria da Perturbação, en = En + ⟨n|V|n⟩ = En + v0α E 2L . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 18 / 60 . Exemplos de Potenciais Modelo de Brinquedo ( V(x)= V0 = v0 L−α , 0, x < 0, x > 0, ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α>0 En > V0 > 0 Pela Teoria da Perturbação, en = En + ⟨n|V|n⟩ = En + v0α E 2L No TDL, e E(N,L) E(N,L) = 1. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 18 / 60 . Exemplos de Potenciais Contra-Exemplo ( V(x)= V0 > 0, 0, x < 0, x > 0. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 19 / 60 . Exemplos de Potenciais Contra-Exemplo ( V(x)= V0 > 0, 0, x < 0, x > 0. ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 19 / 60 . Exemplos de Potenciais Contra-Exemplo ( V(x)= V0 > 0, 0, x < 0, x > 0. ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α=0 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 19 / 60 . Exemplos de Potenciais Contra-Exemplo ( V(x)= V0 > 0, 0, x < 0, x > 0. ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α=0 E > V0 > 0 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 19 / 60 . Exemplos de Potenciais Contra-Exemplo ( V(x)= V0 > 0, 0, x < 0, x > 0. ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α=0 E > V0 > 0 Pela Teoria da Perturbação, . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 19 / 60 . Exemplos de Potenciais Contra-Exemplo ( V(x)= V0 > 0, 0, x < 0, x > 0. ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α=0 E > V0 > 0 Pela Teoria da Perturbação, en = En + ⟨n|V|n⟩ = En + V0 E 2 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 19 / 60 . Exemplos de Potenciais Contra-Exemplo ( V(x)= V0 > 0, 0, x < 0, x > 0. ψ(−L/2) = ψ(L/2) = 0 α=0 E > V0 > 0 Pela Teoria da Perturbação, en = En + ⟨n|V|n⟩ = En + V0 E 2 No TDL, e E(N,L) E(N,L) ̸= 1. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 19 / 60 . Variáveis de Prüfer . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 20 / 60 . Variáveis de Prüfer . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 21 / 60 . Variáveis de Prüfer . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 22 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 1D [0,L] Integrando θ′ : . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 23 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 1D [0,L] Integrando θ′ : e kn = kn + 1 Le kn RL 0 dxV(x) sin2 (θn (x)) = kn + δn (x) L . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 23 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 1D [0,L] Integrando θ′ : e kn = kn + 1 Le kn RL 0 dxV(x) sin2 (θn (x)) = kn + δn (x) L . Reescrevendo em termos dos autovalores da energia: . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 23 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 1D [0,L] Integrando θ′ : e kn = kn + 1 Le kn RL 0 dxV(x) sin2 (θn (x)) = kn + δn (x) L . Reescrevendo em termos dos autovalores da energia: e2 − (En + 2b)E en + b2 = 0, E n . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 23 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 1D [0,L] Integrando θ′ : e kn = kn + 1 Le kn RL 0 dxV(x) sin2 (θn (x)) = kn + δn (x) L . Reescrevendo em termos dos autovalores da energia: e2 − (En + 2b)E en + b2 = 0, E n cuja raíz consistente com V → 0 fornece . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 23 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 1D [0,L] Integrando θ′ : e kn = kn + 1 Le kn RL 0 dxV(x) sin2 (θn (x)) = kn + δn (x) L . Reescrevendo em termos dos autovalores da energia: e2 − (En + 2b)E en + b2 = 0, E n cuja raíz consistente com V → 0 fornece en = En + O( 1α ) ⇒ E(N, L)/N = E(N, e E L)/N L . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT no TDL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 23 / 60 . Variáveis de Prüfer . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 24 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 3D [0,L] Integrando θ′ e θe′ : . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 25 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 3D [0,L] Integrando θ′ e θe′ : nπ − θn (ϵ) = kn (L − ϵ) − 1 kn RL ϵ dr l(l+1) sin2 (θn (r)). r2 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 25 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 3D [0,L] Integrando θ′ e θe′ : nπ − θn (ϵ) = kn (L − ϵ) − 1 kn nπ − θen (ϵ) = e kn (L − ϵ) − 1 e kn RL ϵ RL ϵ dr l(l+1) sin2 (θn (r)). r2 h dr V(r) + l(l+1) r2 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . sin2 (θen (r)) . . . . . . . . . . . . . . . . . i . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 25 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 3D [0,L] Integrando θ′ e θe′ : nπ − θn (ϵ) = kn (L − ϵ) − 1 kn nπ − θen (ϵ) = e kn (L − ϵ) − 1 e kn RL ϵ RL ϵ dr l(l+1) sin2 (θn (r)). r2 h dr V(r) + l(l+1) r2 sin2 (θen (r)) i Subtraindo . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 25 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 3D [0,L] Integrando θ′ e θe′ : nπ − θn (ϵ) = kn (L − ϵ) − 1 kn nπ − θen (ϵ) = e kn (L − ϵ) − 1 e kn RL ϵ RL ϵ dr l(l+1) sin2 (θn (r)). r2 h dr V(r) + l(l+1) r2 sin2 (θen (r)) i Subtraindo h i RL 1 sin2 (θen (r)) dr V(r) + l(l+1) r2 (L−ϵ)e kn ϵ RL e θ(ϵ) -[(L-ϵ)kn ]−1 ϵ dr l(l+1) sin2 (θn (r)) + θn (ϵ)− , L−ϵ r2 e kn = kn + . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . + . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 25 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 3D [0,L] i RL h e sin2 (θen (r)) + kn = kn + 1 e ϵ dr V(r) + l(l+1) 2 r (L−ϵ)kn RL e θ(ϵ) -[(L-ϵ)kn ]−1 ϵ dr l(l+1) sin2 (θn (r)) + θn (ϵ)− , L−ϵ r2 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 26 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 3D [0,L] i RL h e sin2 (θen (r)) + kn = kn + 1 e ϵ dr V(r) + l(l+1) 2 r (L−ϵ)kn RL e θ(ϵ) -[(L-ϵ)kn ]−1 ϵ dr l(l+1) sin2 (θn (r)) + θn (ϵ)− , L−ϵ r2 e no TDL, com ϵ(L) → 0 ⇒ E(N, L)/N = E(N, L)/N . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 26 / 60 . Variáveis de Prüfer . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 27 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 2D [0,L] Integrando θ′ e θe′ para depois subtrair ambos resultados, temos: . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 28 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 2D [0,L] Integrando θ′ e θe′ para depois subtrair ambos resultados, temos: Z 1 L drV(r) sin2 (θen (r)) + e (L − ϵ)kn ϵ # " Z L 2 e m θn (ϵ) − θen (ϵ) 1 k n dr 2 sin2 (θen (r)) − sin2 (θn (r)) + + + r kn L−ϵ (L − ϵ)e kn ϵ Z L i 1 1h + dr sin θen (r) cos θen (r)) − sin(θn )(r) cos(θn )(r) . L−ϵ ϵ r e kn = kn + . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 28 / 60 . Variáveis de Prüfer Caso 2D [0,L] Integrando θ′ e θe′ para depois subtrair ambos resultados, temos: Z 1 L drV(r) sin2 (θen (r)) + e (L − ϵ)kn ϵ # " Z L 2 e m θn (ϵ) − θen (ϵ) 1 k n dr 2 sin2 (θen (r)) − sin2 (θn (r)) + + + r kn L−ϵ (L − ϵ)e kn ϵ Z L i 1 1h + dr sin θen (r) cos θen (r)) − sin(θn )(r) cos(θn )(r) . L−ϵ ϵ r e kn = kn + e no TDL, com ϵ(L) → 0 ⇒ E(N, L)/N = E(N, L)/N . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 28 / 60 . Capítulos 1 2 3 4 5 Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson Descrição Overlap A Universalidade da Energia do Estado Fundamental Descrição Exemplos de Potenciais Variáveis de Prüfer Deslocamento de Fase Teorema de Fumi Transição de Fase Quântica Descrição Classificação das Transições de Fase Teoria de QPT de Primeira Ordem Modelo de Grover Conexão entre AOC e QPT Descrição Absorção por raios-x . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 29 / 60 . Teorema de Fumi . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 30 / 60 . Teorema de Fumi . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 31 / 60 . Teorema de Fumi . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 32 / 60 . Capítulos 1 2 3 4 5 Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson Descrição Overlap A Universalidade da Energia do Estado Fundamental Descrição Exemplos de Potenciais Variáveis de Prüfer Deslocamento de Fase Teorema de Fumi Transição de Fase Quântica Descrição Classificação das Transições de Fase Teoria de QPT de Primeira Ordem Modelo de Grover Conexão entre AOC e QPT Descrição Absorção por raios-x . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 33 / 60 . O Que É Uma Transição de Fase? Exemplos de Transições de Fase: Transições Ordem-Desordem Magnetização de um Metal Argônio Derretendo e Vaporizando Emergência da Supercondutividade . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 34 / 60 . Classificação das Transições de Fase As Transições de Fase podem ser classificadas em: Primeira Ordem: Descontínua na Primeira Derivada da Energia Livre Segunda Ordem: Descontínua na Segunda Derivada Energia Livre . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 35 / 60 . Classificação das Transições de Fase . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 36 / 60 . Classificação das Transições de Fase As Transições de Fase também podem ser classificadas em: Transição de Fase Clássica (Classical Phase Transition ou CPT) Transição de Fase Quântica (Quantum Phase Transition ou QPT) . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 37 / 60 . Transição de Fase Quântica Uma mudança não analítica, no TDL e à temperatura nula, das propriedades do estado fundamental de um sistema pela variação de um parâmetro de controle externo. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 38 / 60 . Transição de Fase Quântica . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 39 / 60 . Teoria de QPT de Primeira Ordem Sistema 1 Treliça unidimensional 2 Np partículas 3 N sítios 4 Temperatura nula 5 Np N = ρ (constante) A hamiltoniana do sistema é: H(g) = H0 + gV, H0 e V são operadores que não comutam. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 40 / 60 . Teoria de QPT de Primeira Ordem . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 41 / 60 . Teoria de QPT de Primeira Ordem . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 42 / 60 . Teoria de QPT de Primeira Ordem 3 3 Ostilli e Presilla, «First-order quantum phase transitions as condensations in the . . . . . . . . . . . . . . . . space of states», 2020. . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT Agosto 2022 . . . . . . 43 / 60 . Teoria de QPT de Primeira Ordem . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 44 / 60 . Modelo de Grover (exemplo) . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 45 / 60 . Modelo de Grover (exemplo) Assim, a energia por partícula ϵ(ρ, g) assume os valores: ( −1, g < 1 . ϵ= −g, g ≥ 1 Figura: Energia por partícula ϵ obtida por Diagonalizações Númericas em função de g para o Modelo de Grover . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 46 / 60 . Capítulos 1 2 3 4 5 Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson Descrição Overlap A Universalidade da Energia do Estado Fundamental Descrição Exemplos de Potenciais Variáveis de Prüfer Deslocamento de Fase Teorema de Fumi Transição de Fase Quântica Descrição Classificação das Transições de Fase Teoria de QPT de Primeira Ordem Modelo de Grover Conexão entre AOC e QPT Descrição Absorção por raios-x . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 47 / 60 . Conexão entre AOC e QPT No ponto crítico de uma QPT de primeira ordem, o overlap de dois estados fundamentais com parâmetros próximos e que correspondem às duas respectivas fases do sistema, é zero: ⟨ϕ|ψ⟩ = 0. (1) Esta fenomenologia lembra fortemente a Catástrofe da Ortogonalidade de Anderson (Anderson Orthogonality Catastrophe ou AOC). . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 48 / 60 . Conexão entre AOC e QPT . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 49 / 60 . Conexão entre AOC e QPT . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 50 / 60 . Conexão entre AOC e QPT . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 51 / 60 . Conexão entre AOC e QPT . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 52 / 60 . Conexão entre AOC e QPT . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 53 / 60 . Conexão entre AOC e QPT . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 54 / 60 . Absorção por raios-x . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 55 / 60 . Modelo de absorção por raios-x . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 56 / 60 . Espalhamento Elástico (conexão interessante) . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 57 / 60 . Conclusões Revisamos em detalhes o artigo original da AOC e o fenômeno da QPT de primeira ordem. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 58 / 60 . Conclusões Revisamos em detalhes o artigo original da AOC e o fenômeno da QPT de primeira ordem. Demonstramos a universalidade da energia por partícula da AOC de sistemas fermiônicos não-interagentes em D=1 para um potencial δ-Dirac confinado. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 58 / 60 . Conclusões Revisamos em detalhes o artigo original da AOC e o fenômeno da QPT de primeira ordem. Demonstramos a universalidade da energia por partícula da AOC de sistemas fermiônicos não-interagentes em D=1 para um potencial δ-Dirac confinado. Generalizamos esta universalidade via variáveis de Prüfer para D=2 e D=3. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 58 / 60 . Conclusões Revisamos em detalhes o artigo original da AOC e o fenômeno da QPT de primeira ordem. Demonstramos a universalidade da energia por partícula da AOC de sistemas fermiônicos não-interagentes em D=1 para um potencial δ-Dirac confinado. Generalizamos esta universalidade via variáveis de Prüfer para D=2 e D=3. Estabelecemos uma analogia entre a AOC e a QPT, usando o fenômeno da absorção por raios-x. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 58 / 60 . Conclusões Revisamos em detalhes o artigo original da AOC e o fenômeno da QPT de primeira ordem. Demonstramos a universalidade da energia por partícula da AOC de sistemas fermiônicos não-interagentes em D=1 para um potencial δ-Dirac confinado. Generalizamos esta universalidade via variáveis de Prüfer para D=2 e D=3. Estabelecemos uma analogia entre a AOC e a QPT, usando o fenômeno da absorção por raios-x. Observamos a relação entre a AOC e o espalhamento quântico. . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 58 / 60 . Conclusões Obrigado! . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 59 / 60 . Referências ANDERSON, P. W. (1967) Infrared catastrophe in fermi gases with local scattering potentials, 1967 Physical Review Letters SILVA, D.F.C.A.; OSTILLI, M.; PRESILLA, C. Ground-state-energy universality of noninteracting fermionic systems, 2022 Physical Review A OSTILLI, M.; PRESILLA, C. First-order quantum phase transitions as condensations in the space of states, 2021 Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical MAHAN (1995) Many-Particle Physics, 1995 . Douglas Aleodin (UFBA) AOC como uma QPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agosto 2022 . . . . . . . . . 60 / 60 .