Pair-Breaking Collective Branch in BCS Superconductors and Superfluid Fermi Gases
Branche d'excitation collective du continuum dans les supraconducteurs BCS et les gaz de fermions superfluides
Résumé
We demonstrate the existence of a collective excitation branch in the pair-breaking continuum of superfluid Fermi gases and BCS superconductors. At zero temperature, we analytically continue the equation on the collective mode energy in Anderson’s Random Phase Approximation or Gaussian fluctuations through its branch cut associated with the continuum, and obtain the full complex dispersion relation, including in the strong coupling regime. The branch exists as long as the chemical potential μ is positive and the wave number below $\sqrt{2m\mu}/\hbar$ (with m the fermion mass). In the long wavelength limit, the branch varies quadratically with the wave number, with a complex effective mass that we compute analytically for an arbitrary interaction strength.
Nous montrons l'existence d'une branche d'excitation collective dans le continuum de brisure de paires des gaz de fermions superfluides et des supraconducteurs BCS. Nous prolongeons analytiquement l'équation de la RPA donnant l'énergie des modes collectifs à travers sa ligne de coupure associée au continuum, et obtenons l'intégralité
de la relation de dispersion complexe, y compris dans le régime de couplage fort. Pour ∆/μ>1,21 (très proche de la limite unitaire dans un gaz de fermions superfluide), où ∆ est le paramètre d'ordre et μ le potentiel chimique, la partie réelle de la branche est intégralement située dans la bande interdite [0,2∆].
Dans la limite des grandes longueurs d'onde, la branche varie quadratiquement avec le nombre d'onde, avec une masse effective complexe que nous calculons analytiquement. Ceci contredit le résultat de Littlewood et Varma mais confirme celui d'Andrianov et Popov.
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