研究进展：狄拉克流体动力学-石墨烯 | PNAS

动力学普适性，即不同微观系统表现出了相同流体动力学行为和普适标度律的原理，这是非平衡物理学中的核心概念之一。对于平均输运，这一原理体现在动力学指数上。普适标度定律是否也适用于量子涨落，仍然是重要的公开问题之一。

狄拉克流体中，非高斯扩散涨落狄拉克流体——遵守粒子-空穴对称性和洛伦兹不变性的相互作用系统——是最简单的流体动力学系统之一。狄拉克流体可用于研究强相互作用狄拉克半金属中的输运行为。狄拉克流体的直接实验特征是难以捉摸的，因为电荷传输与传统金属一样是扩散的。

近日，美国普林斯顿大学（Princeton University）Ewan McCulloch，Sarang Gopalakrishnan等，在PNAS上发文，指出了涨落相对论流体力学的显著结果：电荷输运的全计数统计full counting statistics (FCS) 是高度非高斯的。

研究发现，在狄拉克流体中——狄拉克半金属（如石墨烯）的流体动力学描述——涨落在中性时是高度非高斯的，这与涨落遵循中心极限标度的“标准金属”形成对比，还提出电荷全计数统计FCS作为石墨烯分散系统中Dirac流体的明确特征。

还预言了全计数统计FCS的精确渐近形式，还推广了以前某些相互作用可积系统结果。从准一维非平衡初始条件开始，实现了参数上的增强，相对于常规扩散金属中的电荷噪声，以及流体动力学区域中的电荷噪声。

图1 对流扩散。电荷扩散对流机制的示意图。

图2 异常全计数统计。

图3 二维球面中的全计数统计FCS。

文献链接

S. Gopalakrishnan, E. McCulloch, R. Vasseur, Non-Gaussian diffusive fluctuations in Dirac fluids, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 121 (50)  e2403327121。

https://doi.org/10.1073/pnas.2403327121 (2024).

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2403327121

本文译自PNAS。