带隙海森堡反铁磁体中非平衡磁子的动力学

自旋系统中的非平衡动力学是当前备受关注的研究课题，因为它为热化、普适性与奇异输运现象提供了基础性认识。尽管多数研究集中于理想的封闭量子多体系统（如超冷原子量子气体和一维自旋链），经典系统中偏离平衡的稳态驱动耗散玻色气体也会引发引人入胜的非平衡物理。本工作中，我们基于玻尔兹曼输运理论，从理论上研究带隙海森堡量子反铁磁体中磁子的非平衡动力学。我们表明，通过在玻尔兹曼输运方程中以超出弛豫时间近似的方式处理散射项，能量与粒子数守恒迫使非平衡磁子无法弛豫至平衡，而是衰变到其他非平衡定态，部分保留初态信息。这些定态回到平衡的唯一衰变通道是通过非守恒相互作用，如边界或磁子-声子散射。在低温下，此类非守恒相互作用比带隙自旋系统中的本征磁子-磁子相互作用慢得多。以磁子-声子相互作用作为非守恒相互作用的典型类型，我们进而提出可利用频率快于声子相互作用弛豫的周期性驱动来维持并调控磁子的非平衡稳态。这些发现揭示了一类经典材料系统，其可作为研究非平衡统计物理及准粒子经典玻色-爱因斯坦凝聚和磁子超流等宏观现象（与自旋电子学应用相关）的适宜平台。