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非相互作用玻色气体的量子反应受限反应扩散动力学

统计力学 2024-05-20 v2 量子气体

摘要

我们研究一维量子反应扩散系统,其中玻色粒子在晶格上相干跳跃,并在接近时发生耗散反应。此类反应包括距离为 dd 处的二元湮灭(A+AA + A \to \emptyset)与凝聚(A+AAA + A \to A)。我们考虑反应受限 regime,其中耗散反应发生的速率远小于相干跳跃速率。在经典反应扩散系统中,该 regime 被正确平均场近似所刻画。在量子反应扩散系统中,对于非相互作用费米系统,反应受限 regime 近期引起相当关注,因为已证明其对粒子密度随时间的衰减给出超越平均场的普适幂律。此处,我们探讨这种普适行为在非相互作用玻色气体情况下是否也存在。我们表明,玻色子的超越平均场密度衰减仅对允许不同衰减通道相消干涉的反应才可能。此外,我们研究了由分支 AA+AA\to A+A、衰减 AA\to \emptyset 与凝聚 A+AAA+A\to A 竞争所诱导的吸收态相变。我们发现了稳态相图,其中一阶与二阶相变线在由三临界有向渗流描述的三临界点相交。这些结果表明量子统计显著影响着量子反应扩散系统的稳态与动力学普适行为。

关键词

引用

@article{arxiv.2311.04018,
  title  = {Quantum reaction-limited reaction-diffusion dynamics of noninteracting Bose gases},
  author = {Shiphrah Rowlands and Igor Lesanovsky and Gabriele Perfetto},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2311.04018},
  year   = {2024}
}

备注

22 pages: 15 pages main text, 6 figures, 5 pages appendices, 3 pages references