論文の概要: Full quantum theory of nonequilibrium phonon condensation and phase transition

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.05086v3
• Date: Mon, 12 Dec 2022 21:36:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-26 22:20:07.243061
• Title: Full quantum theory of nonequilibrium phonon condensation and phase transition
• Title（参考訳）: 非平衡フォノン凝縮と相転移の完全量子論
• Authors: Xuanhua Wang, Jin Wang
• Abstract要約: 我々は、ウー・オースティン・ハミルトニアンからFr"ohlich縮合の完全な量子論を導出した。 BECは、固定されたポンプにおける中温度を減少させるか、固定された中温度でポンプを増大させることによって生じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.658164271285286
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fr\"olich condensation is a room-temperature nonequilibrium phenomenon which is expected to occur in many physical and biological systems. Though predicted theoretically a half century ago, the nature of such condensation remains elusive. In this Letter, we derive a full quantum theory of Fr\"ohlich condensation from the Wu-Austin Hamiltonian and present for the first time an analytical proof that a second-order phase transition induced by nonequilibrium and nonlinearity emerges in the large-$D$ limit with and without decorrelation approximation. This critical behavior cannot be witnessed if external sources are treated classically. We show that the phase transition is accompanied by large fluctuations in the statistical distribution of condensate phonons and that the Mandel-Q factor which characterizes fluctuations becomes negative in the limit of excessive external energy input. In contrast with the cold atom equilibrium BEC, the Fr\"ohlich condensate is a result of the nonequilibrium driving where the pump plays a role of setting the number of particles, and the medium plays a role of setting the temperature. Hence, BEC can either arise by reducing the medium temperature at fixed pump (equilibrium case), or by increasing the pump at fixed medium temperature (nonequilibrium case).
• Abstract（参考訳）: fr\"olich condensationは室温の非平衡現象であり、多くの物理系や生物系で起こることが期待されている。 理論上は半世紀前に予測されたが、そのような凝縮の性質はいまだ解明されていない。 このレターでは、Wu-Austin Hamiltonian から Fr\"ohlich condensation の完全な量子論が導出され、非平衡性および非線形性によって誘導される二階相転移がデコレーション近似なしで大きなD$極限に現れるという解析的証明を初めて提示する。 この批判的な行動は、外部ソースが古典的に扱われても観察できない。 位相遷移は, 凝縮フォノンの統計分布に大きなゆらぎを伴い, 過大な外部エネルギー入力の限界で変動を特徴づけるマンデル-Q因子が負となることを示す。 冷原子平衡 BEC とは対照的に、Fr\"ohlich condensate は、ポンプが粒子の数を設定する役割を担い、媒体が温度を設定する役割を担っている非平衡駆動の結果である。 したがって、becは固定ポンプの媒体温度を下げる(平衡の場合)か、固定中温度でポンプを増加させる(非平衡の場合)かのどちらかである。

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