論文の概要: Ground-state and dynamical properties of a spin-$S$ Heisenberg star
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.03808v2
- Date: Tue, 21 Jun 2022 13:37:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-13 23:01:48.302597
- Title: Ground-state and dynamical properties of a spin-$S$ Heisenberg star
- Title（参考訳）: スピン-S$ハイゼンベルク星の基底状態と動的性質
- Authors: Jiaxiu Li and Ning Wu
- Abstract要約: 我々は、XXX環のBethe ansatz解に基づいてモデルをブロック対角化する方法を説明する。
中心スピンのゼーマン項と、バス内カップリングにおける異方性を含むことにより、スピンコヒーレント状態で調製された浴に対する中心スピンの偏極ダイナミクスについても検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.911435444514558
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We generalize the Heisenberg star consisting of a spin-1/2 central spin and a
homogeneously coupled spin bath modeled by the XXX ring [Richter J and Voigt A
1994 \emph{J. Phys. A: Math. Gen.} \textbf{27} 1139-1149] to the case of
arbitrary central-spin size $S<N/2$, where $N$ is the number of bath spins. We
describe how to block-diagonalize the model based on the Bethe ansatz solution
of the XXX ring, with the dimension of each block Hamiltonian $\leq 2S+1$. We
obtain all the eigenenergies and explicit expressions of the sub-ground states
in each $l$-subspace with $l$ being the total angular momentum of the bath.
Both the eigenenergies and the sub-ground states have distinct structures
depending whether $S\leq l$ or $l<S$. The absolute ground-state energy and the
corresponding $l$ as functions of the intrabath coupling are numerically
calculated for $N=16$ and $S=1,2,\cdots,7$ and their behaviors are
quantitatively explained in the weak and strong intrabath coupling limits. We
then study the dynamics of the antiferromagnetic order within an XXX bath
prepared in the N\'eel state. Effects of the initial state of the central spin,
the value of $S$, and the system-bath coupling strength on the staggered
magnetization dynamics are investigated. By including a Zeeman term for the
central spin and the anisotropy in the intrabath coupling, we also study the
polarization dynamics of the central spin for a bath prepared in the spin
coherent state. Under the resonant condition and at the isotropic point of the
bath, the polarization dynamics for $S>1/2$ exhibits collapse-revival behaviors
with fine structures. However, the collapse-revival phenomena is found to be
fragile with respect to anisotropy of the intrabath coupling.
- Abstract（参考訳）: 我々は、スピン-1/2中心スピンとXXX環 [Richter J and Voigt A 1994 \emph{J] でモデル化された均一結合スピンバスからなるハイゼンベルク星を一般化する。
Phys
a: 数学。
ゲン
} \textbf{27} 1139-1149] を任意の中心スピンサイズ $S<N/2$, ここでは$N$ は浴室スピンの数である。
本稿では, xxx 環のbethe ansatz解に基づいて,各ブロックハミルトニアン $\leq 2s+1$ の次元でモデルをブロック対角化する方法について述べる。
各$l$-部分空間における基底状態のすべての固有エネルギーと明示的な表現が得られ、$l$は浴場の全角運動量である。
アイジネギーも地下状態も、$S\leq l$か$l<S$かによって異なる構造を持つ。
n=16$と$s=1,2,\cdots,7$の絶対基底状態エネルギーと対応するl$は数値計算され、その挙動は弱く強い内部結合限界で定量的に説明される。
N'eel状態に調製したXXX浴における反強磁性秩序のダイナミクスについて検討する。
中心スピンの初期状態,S$の値,およびシステムバス結合強度が停滞磁化ダイナミクスに及ぼす影響について検討した。
また, 中央スピンのゼーマン項と, 浴内カップリングの異方性を含むことにより, スピンコヒーレント状態で調製した浴槽の中央スピンの偏光ダイナミクスについても検討した。
共振状態と浴の等方性点の下では、$s>1/2$の偏光ダイナミクスは微細な構造を持つ崩壊-再生挙動を示す。
しかし, 波内カップリングの異方性に関して, 崩壊・再生現象は脆弱であることが判明した。
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