物質の性質を温度や圧力などの巨視的な現象と、原子や分子の微視的な振る舞いを結びつけるのが統計力学です。この分野では、無数の粒子が織りなす複雑な集団行動から、熱や圧力といった日常の物理法則がどのように導き出されるかを解明します。

Gist.Science では、arXiv に投稿された統計力学関連の最新プレプリントをすべて対象に、専門家が執筆した平易な解説と詳細な技術的サマリーを提供しています。複雑な数式に囲まれた研究を、誰もが理解できる形に翻訳することで、科学の最前線を広く共有することを目指しています。

以下に、統計力学の分野から選り抜かれた最新の論文リストを掲載します。

Topology of the Fermi surface and universality of the metal-metal and metal-insulator transitions: dd-dimensional Hatsugai-Kohmoto model as an example

本論文は、厳密に解けるdd次元 Hatsugai-Kohmoto 模型を解析することでフェルミ面トポロジー(FST)遷移の理論を進展させ、FST が金属 - 絶縁体遷移およびギャップレス - ギャップレス遷移に対する普遍的な秩序変数として機能し、リー - ヤングの零点、ルッティガーの定理、そしてモースホモロジーを結びつけることでこれらの量子臨界現象に対する堅牢な普遍性クラスを確立することを示す。

Gennady Y. Chitov2026-05-20⚛️ quant-ph

Realization of fractional Fermi seas

本論文は、励起された一次元ボース気体における分数フェルミ海の実験的実現を報告するものであり、フリードル振動を示す安定状態は、一般化された排他統計によって予測された分数運動量占有を伴う異質な量子状態の存在を確認するものである。

Yi Zeng, Alvise Bastianello, Sudipta Dhar, Zekui Wang, Xudong Yu, Milena Horvath, Grigori E. Astrakharchik, Yanliang Guo, Hanns-Christoph Nägerl, Manuele Landini2026-05-20🔬 cond-mat

First-passage processes in a deterministic one-dimensional cellular automaton model of traffic flow

本論文は、決定論的一次元セルオートマトン交通モデル(ルール184)における個々の車両の初回停止、最終停止、および総停止事象の分布に関する解析的かつ閉形式の式を提示し、低密度相および高密度相にわたる渋滞ダイナミクスおよび緩和過程に関する新たな知見を提供する。

Ofer Biham, Gilad Hertzberg Rabinovich, Eytan Katzav2026-05-20🔬 cond-mat

Work to insert a particle into an active fluid

本論文は、活性流体への粒子挿入に必要な仕事が活性、密度、およびプロトコルにどのように依存するかを調査し、平均的な仕事は活性の増加とともに減少しプロトコルに依存する一方で、その揺らぎは非ガウス型の尾部を示し、拡散接触において観測される定常状態密度とは逆の傾向を示すことを明らかにする。

Freddy A. Cisneros, Alexandre Solon, Jordan M. Horowitz2026-05-20🔬 cond-mat

Informational blueprints reveal condition-dependent gene regulatory architectures

本論文は、非コードゲノム領域における条件依存性の転写因子結合部位を特定するために、グローバルな配列情報を集合座標へと圧縮する「情報設計図」アルゴリズムを、くりこみ群技術に着想を得て導入するものであり、この手法は*E. coli*のデータで検証され、様々な生育条件下における新規調節要素を明らかにした。

Doruk Efe Gökmen, Rosalind Wenshan Pan, Tom Röschinger, Stephen Quake, Hernan Garcia, Rob Phillips, Vincenzo Vitelli2026-05-20🧬 q-bio

Banded non-Hermitian random matrices, neural networks, and eigenvalue degeneracies

本論文は、スパースなニューラルネットワークに着想を得た二帯域非エルミートランダム行列を調査し、ランダムな符号の無秩序と方向性バイアスとの競合が、SSH 鎖モデルおよび梯子モデルの両方において、拡張された状態のループや特定の固有値縮退を含む複雑なスペクトル構造を形成し、明確な非局在化転移を駆動する仕組みを明らかにする。

Richard Huang, David R. Nelson2026-05-20🔬 cond-mat

Activation Functions, Statistics and Learning of Higher-Order Interactions in Restricted Boltzmann Machines

本論文は、制限付きボルツマンマシンにおける異なる隠れユニットの活性化関数が誘起される相互作用の統計および複雑な高次データ構造の学習能力にどのように影響するかを解析的に特徴づけ、指数関数のような急激に増加する非線形性がそのようなパターンの表現と学習を著しく促進し得ることを示す。

Giovanni di Sarra, Yasser Roudi2026-05-20🔬 cond-mat

The Thermodynamic Costs of Simple Linear Regression

本論文は、正確な勾配降下法および確率的勾配降下法に基づく単純線形回帰のエネルギーコストに対する熱力学的下限を導出し、これらの下限を用いて最適なデータセットサイズに関するエネルギーを考慮したスケーリング則を確立するとともに、アルゴリズム的不一致に起因するエントロピー生成の下限を求める手法を提示する。

Samuel H. D'Ambrosia, Sultan M. Daniels, Michael R. DeWeese, Anant Sahai2026-05-20🔬 cond-mat

Finite-temperature crossover from coherent magnons to energy superdiffusion in the PXP model

本論文は、活性化された減衰時間によって支配される遷移を介して有限温度のエネルギー輸送が短時間のコヒーレントマグノンダイナミクスと長時間の流体力学を架橋することを示すことによって、PXP モデルにおけるカルダール・パルリ・ジャン超拡散の出現を解明する。

Shengtao Jiang, Jean-Yves Desaules, Marko Ljubotina, Thomas Scaffidi2026-05-20🔬 cond-mat

Planckian dissipation from classical hydrodynamics

本論文は、低温において量子系が古典的流体力学で記述可能であるという要請が、光円錐内に有限の古典領域を必要とし、それが有効緩和率を少なくともプランク的とし、したがって輸送係数のプランク的スケーリングを微視的量子制約ではなく流体力学的自己無撞着性の帰結として導出することを示している。

Laura Foini, Jorge Kurchan, Silvia Pappalardi2026-05-20⚛️ hep-th