铁磁自旋玻色-爱因斯坦凝聚体中量子相变的普适驱动临界动力学

我们研究铁磁自旋原子玻色-爱因斯坦凝聚体的平衡与动力学性质。在连续量子相变临界点的附近，当二次塞曼位移被线性扫过时，平衡态与动力学中均观察到普适行为。与由有限尺寸 $N$ 系统（$\nu,z$ 为临界指数，$d$ 为维度）中外部驱动决定的时间尺度 $\tau_{\rm KZ}\sim N^{(1+\nu z)/\nu d}$ 相比，针对不同扫掠时间尺度（$\tau$）识别出三个不同的动力学区域。它们由激发概率 $\mathcal{P}$ 和超额热密度 $\mathcal{Q}$ 体现。当 $\tau >\tau_{\rm KZ}$ 时，由绝热微扰理论给出 $\,\mathcal{P}\sim\mathcal{Q}\sim\tau^{-2}\,$ 的绝热区；而在热力学极限中当 $\tau_{\rm KZ}>\tau >$ 由初始能隙给出的时间尺度时，$\,\mathcal{P}\sim\mathcal{Q}\sim\tau^{-1}\,$ 的非绝热普适区由 Kibble-Zurek 机制描述。在后一区域中，Kibble-Zurek 标度假设辅以有限尺寸标度，并预测了我们所考虑有限系统的若干可由实验证伪的特征。最快扫掠区域被发现是非普适且远离平衡的，$\mathcal{P}$ 和 $\mathcal{Q}$ 基本为常数，与 $\tau$ 无关。