Observation of Relaxation Stages in a Nonequilibrium Closed Quantum System: Decaying Turbulence in a Trapped Superfluid

Autor(es)

Moreno-Armijos, M. A. ; Fritsch, A. R. ; Garcia-Orozco, A. D. ; Sab, S. ; Telles, G. ; Zhu, Y. ; Madeira, L. ; Nazarenko, S. ; Yukalov, V. I. ; Bagnato, V. S.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Physical Review Letters; v. 134, n. 2, p. 6-pg., 2025-01-14.

Resumo

The dynamics of nonequilibrium closed quantum systems and their route to thermalization are of fundamental interest to several fields, from cosmology to particle physics. However, a comprehensive description of nonequilibrium phenomena still presents a significant challenge. In this work, we report the observation of distinct stages during the relaxation of the decaying turbulence in trapped BoseEinstein condensates. Our findings show a direct particle cascade from low to high momenta, a consequence of the energy injection in the system, exhibiting a characteristic universal scaling. This stage is followed by an inverse particle cascade responsible for repopulating the previously depleted condensate. Both cascades can be explained through self-similar solutions provided by wave turbulence theory. These findings provide important insights into the relaxation stages of out-of-equilibrium quantum many-body systems. (AU)

• Processo FAPESP: 22/00697-0 - Estudo de sistemas quânticos fora do equilíbrio: geração da turbulência e a detecção de pontos fixos não térmicos
• Beneficiário: Amilson Rogelso Fritsch
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 14/50857-8 - INCT 2014 - de Óptica Básica e Aplicada às Ciências da Vida
• Beneficiário: Vanderlei Salvador Bagnato
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 23/04451-9 - Computação de alto desempenho aplicada em fluidos quânticos
• Beneficiário: Lucas Madeira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Processo FAPESP: 13/07276-1 - CEPOF - Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica
• Beneficiário: Vanderlei Salvador Bagnato
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs