远离平衡态的孤立大自旋 Fermi 气体的弛豫动力学

多体物理学中的一个基本问题是封闭量子系统如何达到平衡。我们在超冷大自旋 Fermi 气体中通过实验和理论解决了这一问题，发现内部自由度与运动自由度之间存在复杂的相互作用。Fermi 子最初被制备在远离平衡态的状态，仅占据少数几个自旋态。我们实验观测了随后导致所有自旋态重新分布的动力学过程，并使用具有完整自旋相干性的动力学 Boltzmann 方程进行了理论模拟。后者是从微观推导得出的，在无任何自由参数的情况下与实验数据吻合良好。我们识别出几种发生在不同时间尺度上的碰撞过程。通过改变密度和磁场，我们控制了弛豫动力学，并能够连续调节一部分自旋态的特性，使其从开放系统转变为封闭系统。