論文の概要: Observation of ballistic plasma and memory in high-energy gauge theory dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.11679v1
- Date: Mon, 13 Oct 2025 17:46:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-14 18:06:30.488106
- Title: Observation of ballistic plasma and memory in high-energy gauge theory dynamics
- Title（参考訳）: 高エネルギーゲージ理論における弾道プラズマと記憶の観察
- Authors: Daniel K. Mark, Federica M. Surace, Thomas Schuster, Adam L. Shaw, Wenjie Gong, Soonwon Choi, Manuel Endres,
- Abstract要約: 高速量子シミュレータ上での高エネルギーゲージ理論における弾道プラズマの形成と長期記憶効果を観察する。
我々の観測は、多くの天体の傷跡によって説明できないが、電場と電流演算子の間のプラズマ振動の新しい理論によって捉えられる。
単純なゲージ理論の高エネルギー力学における実験的な驚きは、一般的な科学的発見のためのゲージ理論の高精度な量子シミュレーションの可能性を示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.08583415005813909
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Gauge theories describe the fundamental forces of nature. However, high-energy dynamics, such as the formation of quark-gluon plasmas, is notoriously difficult to model with classical methods. Quantum simulation offers a promising alternative in this regime, yet experiments have mainly probed low energies. Here, we observe the formation of a ballistic plasma and long-time memory effects in high-energy gauge theory dynamics on a high-precision quantum simulator. Both observations are unexpected, as the initial state - fully filled with particle-antiparticle pairs - was thought to rapidly thermalize. Instead, we find correlations spreading ballistically to long distances and a memory of charge clusters. Our observations cannot be explained by many-body scars, but are captured by a new theory of plasma oscillations between electric field and current operators, persisting all the way to the continuum limit of the (1+1)D Schwinger model, of which we simulate a lattice version. Adapting techniques from quantum optics, we visualize plasma oscillations as rotations of Wigner distributions, leading to a novel set of predictions which we test in experiment and numerics. The new framework encompasses both our scenario and scars, which show up as coherent states of the plasma. The experimental surprises we observe in the high-energy dynamics of a simple gauge theory point to the potential of high-precision quantum simulations of gauge theories for general scientific discovery.
- Abstract（参考訳）: ゲージ理論は自然の基本的な力を記述する。
しかし、クォークグルーオンプラズマの形成のような高エネルギーダイナミクスは、古典的な手法でモデル化することは極めて困難である。
量子シミュレーションは、この体制において有望な代替手段を提供するが、実験は主に低エネルギーを探索している。
本稿では,高速量子シミュレータ上での高エネルギーゲージ理論における弾道プラズマの形成と長期記憶効果について述べる。
粒子と反粒子のペアで満たされた初期状態は、急速に熱化すると考えられていたため、どちらの観測も予想外だった。
代わりに、長距離と電荷クラスターのメモリに弾道的に拡散する相関関係が見つかる。
我々の観測は多体の傷跡では説明できないが、電場と電流作用素の間のプラズマ振動の新しい理論によって捉えられ、格子バージョンをシミュレートする (1+1)D Schwinger モデルの連続極限まで続く。
量子光学技術に適応して、プラズマ振動をウィグナー分布の回転として可視化し、実験や数値で試す新しい予測セットを生み出す。
新しい枠組みは、プラズマのコヒーレントな状態として現れる我々のシナリオと傷跡の両方を包含する。
単純なゲージ理論の高エネルギー力学における実験的な驚きは、一般的な科学的発見のためのゲージ理論の高精度な量子シミュレーションの可能性を示している。
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