論文の概要: Ideal Boson Particle-Antiparticle System at Finite Temperatures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.10752v1
- Date: Mon, 14 Jul 2025 19:22:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-16 19:46:02.858665
- Title: Ideal Boson Particle-Antiparticle System at Finite Temperatures
- Title（参考訳）: 有限温度における理想ボソン粒子-反粒子系
- Authors: D. Anchishkin, V. Gnatovskyy, I. Kondakova,
- Abstract要約: 有限温度における粒子および反粒子からなる理想ボゾン系の熱力学特性について検討した。
粒子-反粒子対の生成は起こると仮定されるが、系は同時に正電荷(異スピン)の保存を受ける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The thermodynamic properties of an ideal bosonic system composed of particles and antiparticles at finite temperatures are examined within the framework of a scalar field model. It is assumed that particle-antiparticle pair creation occurs; however, the system is simultaneously subject to exact charge (isospin) conservation. To implement this constraint, we first consider the system within the Grand Canonical Ensemble and then transform to the Canonical Ensemble using a Legendre transformation. This procedure provides a formally consistent scheme for incorporating the chemical potential at the microscopic level into the Canonical Ensemble framework. To enforce exact conservation of charge (isospin, N_I), we further analyze the thermodynamic properties of the system within the extended Canonical Ensemble, in which the chemical potential becomes a thermodynamic function of the temperature and conserved charge. It is shown that as the temperature decreases, the system undergoes a second-order phase transition to a Bose-Einstein condensate at the critical temperature T_c, but only when the conserved charge is finite, N_I=const \ne 0. In a particle-antiparticle system, the condensate forms exclusively in the component with the dominant particle number density, which determines the excess charge. We demonstrate that the symmetry breaking of the ground state at T=0 results from a first-order phase transition associated with the formation of a Bose-Einstein condensate. Although the transition involves symmetry breaking, it is not spontaneous in the strict field-theoretic sense, but is instead induced by the external injection of particles. Potential experimental signals of Bose-Einstein condensation of pions produced in high-energy nuclear collisions are briefly discussed.
- Abstract（参考訳）: 有限温度における粒子と反粒子からなる理想ボソニック系の熱力学特性をスカラー場モデルを用いて検討した。
粒子-反粒子対の生成は起こると仮定されるが、系は同時に正電荷(異スピン)の保存を受ける。
この制約を実装するために、まずグランド・カノニカル・アンサンブル内のシステムを検討し、次にレジェンダ・トランスフォーメーションを用いてカノニカル・アンサンブルに変換する。
この手順は、顕微鏡レベルで化学ポテンシャルをカノニカル・アンサンブル・フレームワークに組み込むための正式な一貫したスキームを提供する。
電荷の正確な保存(イソスピン, N_I)を行うため, 化学ポテンシャルが温度と保存電荷の熱力学関数となる拡張カノニカルアンサンブル内の系の熱力学特性を更に解析する。
温度が低下すると、臨界温度T_cでボース=アインシュタイン凝縮への2次相転移が起こるが、保存電荷が有限の場合のみ、N_I=const \ne 0となる。
粒子-反粒子系では、凝縮物は支配的な粒子数密度の成分のみに形成され、余剰電荷を決定する。
我々は、T=0における基底状態の対称性の破れは、ボース=アインシュタイン凝縮体の形成に伴う一階相転移の結果であることを示した。
遷移は対称性の破れを伴うが、厳密な場の理論的な意味では自発的ではなく、代わりに外部からの粒子注入によって引き起こされる。
高エネルギー核衝突で生成する陽イオンのボース・アインシュタイン凝縮の潜在的実験的シグナルについて概説する。
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