論文の概要: Entanglement and correlations in fast collective neutrino flavor oscillations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.02783v1
• Date: Sat, 5 Mar 2022 17:00:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-23 01:44:44.000824
• Title: Entanglement and correlations in fast collective neutrino flavor oscillations
• Title（参考訳）: 高速集団ニュートリノ発振における絡み合いと相関
• Authors: Alessandro Roggero, Ermal Rrapaj, Zewei Xiong
• Abstract要約: 集合ニュートリノ振動は、天体物理学的な設定においてレプトンのフレーバーを輸送する上で重要な役割を担っている。 高速振動を呈する単純多角ジオメトリーにおける平衡外フレーバーのフルダイナミクスについて検討した。 我々はこれらの高速集団モードが同じ動的相転移によって生成されることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 68.8204255655161
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Collective neutrino oscillations play a crucial role in transporting lepton flavor in astrophysical settings like supernovae and neutron star binary merger remnants, which are characterized by large neutrino densities. In these settings, simulations in the mean-field approximation show that neutrino-neutrino interactions can overtake vacuum oscillations and give rise to fast collective flavor evolution on time-scales $t\propto\mu^{-1}$, with $\mu$ proportional to the local neutrino density. In this work, we study the full out-of-equilibrium flavor dynamics in simple multi-angle geometries displaying fast oscillations in the mean field linear stability analysis. Focusing on simple initial conditions, we analyze the production of pair correlations and entanglement in the complete many-body-dynamics as a function of the number $N$ of neutrinos in the system, for up to thousands of neutrinos. Similarly to simpler geometries with only two neutrino beams, we identify three regimes: stable configurations with vanishing flavor oscillations, marginally unstable configurations with evolution occurring on long time scales $\tau\approx\mu^{-1}\sqrt{N}$, and unstable configurations showing flavor evolution on short time scales $\tau\approx\mu^{-1}\log(N)$. We present evidence that these fast collective modes are generated by the same dynamical phase transition which leads to the slow bipolar oscillations, establishing a connection between these two phenomena and explaining the difference in their time scales. We conclude by discussing a semi-classical approximation which reproduces the entanglement entropy at short to medium time scales and can be potentially useful in situations with more complicated geometries where classical simulation methods starts to become inefficient.
• Abstract（参考訳）: 集合ニュートリノ振動は、超新星や中性子星の連星融合残基のような天体物理学的な設定においてレプトンのフレーバーを輸送する重要な役割を担っている。 これらの設定では、平均場近似におけるシミュレーションにより、ニュートリノとニュートリノの相互作用は真空振動を克服し、局所ニュートリノ密度に比例する$t\propto\mu^{-1}$の時間スケールで高速な集合的なフレーバーの進化を引き起こすことが示された。 本研究では, 平均場線形安定性解析において, 高速振動を示す簡易多角形測地線における平衡外フレーバーダイナミクスについて検討する。 簡単な初期条件に着目して,システム内のニュートリノ数$N$の関数として,完全多体力学におけるペア相関と絡み合いを最大数千ニュートリノに対して解析する。 2つのニュートリノビームしか持たない単純なジオメトリーと同様に、フレーバーの振動が消える安定な構成、長い時間スケールで起こる進化を伴う極端に不安定な構成、短い時間スケールでフレーバーの進化を示す不安定な構成、そして、$\tau\approx\mu^{-1}\log(N)$である。 これらの高速集団モードは、遅い双極子振動に繋がる同じ動的相転移によって生成され、これら2つの現象の接続が確立され、時間スケールの違いが説明できる。 古典的シミュレーション手法が非効率になりはじめるより複雑なジオメトリの状況において、短時間から中時間スケールでの絡み合いエントロピーを再現し、潜在的に有用である半古典的近似について考察する。

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