KIP publications

 
year 2021
author(s) Paul Leonard Große-Bley
title Universal Dynamics and Correlation Functions of the Three-Dimensional Bose Gas at a Nonthermal Fixed Point
KIP-Nummer HD-KIP 21-73
KIP-Gruppe(n) F27
document type Masterarbeit
Abstract (de)

Um nicht-thermische Fixpunkte (NTFP) während der Relaxation des ultra- kalten, weit aus dem Equilibrium gequenchten Bose Gases zu studieren, wurden numerische Simulationen des semi-klassischen Gross-Pitaevskii Models in der ’Truncated Wigner‘-Näherung (TWA) verwendet. Indem die Änderung der Dynamik durch das Quenchen zu sehr kleinen Impuls-Skalen untersucht wurde, konnte eine mögliche Erklärung für das experimentell entdeckte, unerwartet langsame Skalierungsverhalten in Glidden et al. [2021] gefunden werden, welche die scheinbar anomalen kritischen Exponenten nicht auf einen anomalen NTFP zurückführt. Nachdem, wie in Kobayashi et al. [2021] beschrieben, viele Vortex- Ringe mit zufälligen Orientierungen und Positionen in einem Kondensat platziert wurden, konnte ein unerwartet schnelles Skalierungsverhalten (α ≈ 2.4, β ≈ 0.8) bei späten Zeiten festgestellt werden. Jenes folgte auf ein unterschiedliches Skalierungsverhalten bei frühen Zeiten welches dem erwarteten Gaußschen Fixpunkt (α ≈ 1.65, β ≈ 0.55) entspricht. Es wurden Feld-, Dichte- und Phasen-Korrelationsfunktionen berechnet und verglichen um die Rolle von Dichte- Fluktuationen am Gaußschen NTFP zu bestimmen. Auf Basis dieser Korrelatoren wurden verbundene 4-Punkt Korrelationsfunktionen direkt berechnet und, durch Mikheev et al. [2019] inspiriert, verbundene 2-, 4-, 6- und 8-Punkt Phasenwinkel- Korrelationsfunktionen indirekt berechnet, unter der Annahme, dass die Vortex- dominierte Dynamik durch eine niederenergetische, effektive Feldtheorie (EFT) des Phasenwinkels beschrieben werden kann. Universal Dynamics and Correlation Functions

Abstract (en)

To study nonthermal fixed points (NTFP) during the relaxation of the ultra- cold Bose gas quenched far out of equilibrium, numerical simulations of the semi-classical Gross-Pitaevskii model in the Truncated Wigner Approximation (TWA) are employed. By investigating the change in dynamics due to quenching to very small momentum scales, a possible explanation for the experimentally found, slower than expected scaling behavior in Glidden et al. [2021] is found, according to which the seemingly anomalous critical exponents do not correspond an anomalous NTFP. After placing many vortex rings with random orientations and positions in a condensate as described in Kobayashi et al. [2021], a faster than expected scaling behavior (α ≈ 2.4, β ≈ 0.8) was observed at late times following behavior consistent with the expected Gaussian fixed point (α ≈ 1.65, β ≈ 0.55) at earlier times. Field-, density- and phase correlation functions were calculated and compared to determine the role of density fluctuations at the Gaussian NTFP. Based on these, connected 4-point correlation functions were calculated directly and, inspired by Mikheev et al. [2019], connected 2-, 4-, 6- and 8-point phase- angle correlation functions were calculated indirectly under the assumption that a low-energy effective field theory (EFT) in the phase-angle is able to describe the vortex-dominated dynamics.

bibtex
@mastersthesis{Grosse21,
  author   = {Paul Leonard Große-Bley},
  title    = {Universal Dynamics and Correlation Functions of the Three-Dimensional Bose Gas at a Nonthermal Fixed Point},
  school   = {Universität Heidelberg},
  year     = {2021},
  type     = {Masterarbeit},
  month    = {October}
}
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