KIP-Veröffentlichungen

In dieser Arbeit entwickeln wir eine niedrigenergetische effektive Feldtheorie für ein spin-1 Bosegas weit vom Gleichgewicht nach einer rapiden Änderung der Parameter des Hamiltonian von der polaren in die Easy-Plane Phase. Von der reichhaltigen Dynamik der Phasen und dem selbst-ähnlichen raumzeitlichen Skalierungsverhalten der transversalen Spindichte inspiriert, integrieren wir die Dichtefluktuationen aus um eine Theorie zu erhalten, die nur die Phasenfreiheitsgrade beschreibt - die Spinorphase φ_S und die Larmorphase φ_L. Wenn wir die Theorie um φ_S=2Zπ entwickeln, erhalten wir regularisierte, ungekoppelte effektive Lagrangians für die Phasen, mit einer freien Theorie für φ_L und einer Theorie des sine-Gordon Typs mit einem extra sin²-Term für φ_S. Die Energielücke letzterer stimmt mit dem Resultat aus der Bogoliubov-Theorie und näherungsweise auch mit numerischen Daten überein. Die Einbeziehung von Termen höherer Ordnung in den Dichtefluktuationen verbessert die Übereinstimmung von analytischen und numerischen Resultaten für die Energielücke nicht signifikant. Auf der Energieskala des Healing-Impulses führen wir auch eine Entwicklung der Theorie um φ_S=(2Z+1)π durch und erhalten wieder eine freie Theorie für φ_L und eine sine-squared-Gordon Theorie für φ_S . Im Gegensatz zu der Entwicklung um φ_S=2Zπ zeigt das Potential für φ_S das um φ_S=(2Z+1)π entwickelt wurde, flache Minima auf den globalen Maxima, die qualitativ mit der Numerik übereinstimmen. 

In the present work, we develop a low-energy effective field theory for the far-from-equilibrium spin-1 Bose gas after a parameter quench from the polar to the easy-plane phase. Inspired by the rich phase dynamics and self-similar spatio-temporal scaling of the transverse spin density observed in such a system, we integrate out the density fluctuations to find a theory only describing the phase degrees of freedom - the spinor phase φ_S and the Larmor phase φ_L. Expanding this theory around φ_S=2Zπ, we obtain regular, uncoupled effective Lagrangians for the phases, with a free theory for φ_L and a sine-Gordon type theory with additional sin²-term for φ_S. The mass gap of the latter matches the Bogoliubov result and closely aligns with numerical data. The inclusion of higher-order density fluctuations does not significantly improve the agreement between the analytical and numerical results for the mass gap. We also perform an expansion about φ_S=(2Z+1)π by considering a theory set on the spin healing momentum scale and again find a free theory for φ_L and a sine-squared-Gordon theory for (φ_S). In contrast with the expansion around φ_S=2Zπ, the potential for φ_S expanded around φ_S=(2Z+1)π exhibits shallow local minima on top of the global maxima, which are in qualitative agreement with numerics.