超冷玻色气体中的类比宇宙学再加热
量子气体
2021-08-10 v3 高能物理 - 唯象学
量子物理
摘要
宇宙学再加热描述了暴胀后宇宙向高温热态的过渡。为阐明该过程的潜在动力学，我们提出在超冷玻色气体中量子模拟一般宇宙学单场模型的类再加热动力学。在我们的装置中，原子玻色-爱因斯坦凝聚体之上的激发扮演着暴胀后衰变暴胀子场所产生粒子的角色。膨胀时空以及背景振荡暴胀子场在非相对论极限下由原子相互作用的时间依赖性来模仿，该相互作用可通过 Feshbach 共振在实验上调节。正如我们通过二维情况下的经典-统计模拟所说明的，原子系统的动力学展现出远离平衡再加热的特征阶段，包括通过参数不稳定性对涨落的放大以及随后能量向更高动量的湍流输运。该输运由一个非热不动点支配，展现出普适的自相似时间演化以及具有时间依赖标度指数的前标度瞬态区。虽然经典-统计模拟只能捕捉弱耦合下动力学的较早阶段，所提出的实验有潜力探索直至晚期的演化，甚至超越弱耦合区。
引用
@article{arxiv.2008.02290,
title = {Analog cosmological reheating in an ultracold Bose gas},
author = {Aleksandr Chatrchyan and Kevin T. Geier and Markus K. Oberthaler and Jürgen Berges and Philipp Hauke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.02290},
year = {2021}
}
备注
18+12 pages, 6+4 figures. Version published in PRA. Changes in this version: improved presentation of the analogy to cosmological reheating, moved some technical paragraphs of Secs. II and III to the appendix. A video of the preheating dynamics can be downloaded from the section "ancillary files" on the article's arXiv page