远离平衡态的手征 Yukawa 模型中 Boltzmann 动力学与量子动力学的比较

Boltzmann 方程常用于描述粒子物理中多体系统的非平衡时间演化。典型的例子包括宇宙重子不对称性的计算以及相对论重离子碰撞后夸克 - 胶子等离子体的演化。然而，Boltzmann 方程仅是量子热化过程的经典近似，而该过程由所谓的 Kadanoff-Baym 方程描述。这就引发了一个问题：作为完整 Kadanoff-Baym 方程的近似，Boltzmann 方程的可靠性如何。因此，本文在包含费米子和标量粒子的手征不变 Yukawa 型量子场论框架下，对 Boltzmann 方程和 Kadanoff-Baym 方程进行了详细比较。所得数值结果揭示了这两类方程之间的显著差异。除了定量差异外，在定性层面上，Kadanoff-Baym 方程所遵循的晚期普适性在 Boltzmann 方程的情形下受到严重限制。此外，Kadanoff-Baym 方程强烈地区分了动力学平衡与化学平衡的时间尺度。与此相反，标准的 Boltzmann 方程无法描述量子化学平衡过程，因此也无法体现上述时间尺度的分离。