Model-independent determination of the shear viscosity of a trapped unitary Fermi gas: Application to high temperature data
被困的超冷气体的剪切粘度的测定遭受系统的，不受控制的不确定性有关的处理的气体云的稀释部分。在这项工作中，我们提出了一个分析的基础上的一种新的方法，各向异性流体动力学，插值之间的Navier-Stokes流体动力学在云和弹道行为的中心稀释电晕膨胀实验。我们验证的方法使用各向异性流体动力学和数值解的玻尔兹曼方程之间的比较。然后，我们应用各向异性流体动力学的膨胀数据曹等。在高温极限，我们发现$η=0.282(mT)^{3/2}$，这与理论预测$η=0.269(mT)^{3/2}$同意约5\%。
2016-03-02 cond-mat.quant-gas nucl-th
Universal Density Shift Coefficients for the Thermal Conductivity and Shear Viscosity of a Unitary Fermi Gas
本文通过含时动力学理论模型，从盒势中幺正费米气体的密度扰动自由衰减中提取输运时间，测得了热导率和剪切黏度相对高温极限的普适温度无关密度偏移。
2024-11-21 cond-mat.quant-gas
The Shear Viscosity in an Anisotropic Unitary Fermi Gas
我们考虑了一个由强相互作用的超冷幺正费米气体在谐波约束下组成的系统。我们的分析表明，实验研究的可能性，在这个系统中，各向异性的剪切粘度张量驱动的各向异性的捕获潜力。特别是，我们建议，这个实验装置可以模仿一些功能的各向异性的几何形状，最近已经研究了强耦合场论，其中有一个引力对偶。在这些理论中使用AdS/CFT对应的结果表明，在具有背景线性势的系统中，某些粘度分量可以比熵密度小得多，参数违反Kovtun，Son和Starleman（KSS）提出的界限。这种直觉，以及从玻尔兹曼分析，我们执行的结果表明，违反KSS约束可能会发生在酉费米气体系统时，它受到一个合适的各向异性的捕获势，可以近似为线性的一个合适的参数范围。我们给出了一个具体的建议，实验装置中可能出现的各向异性剪切粘度张量。在这种情况下，也可能观察到剪切粘度的自旋一分量从迄今为止在超冷费米气体中观察到的最低值降低。在极端各向异性的情况下，减少可能足以降低剪切粘度熵比低于建议的KSS的界限，虽然这种制度是难以分析的理论控制的方式。
2017-11-02 cond-mat.quant-gas hep-ph hep-th
On the viscosity to entropy density ratio for unitary Bose and Fermi Gases
利用基于S-矩阵的气体量子统计力学的一种新方法，计算了玻色气体和费米气体在幺正极限下的粘性与熵密度之比.在幺正极限下，散射长度发散，S矩阵等于-1。对于费米子情形，我们得到eta/s > 4.7倍于规范理论的AdS/CFT中提出的\hbar /4 pi k_B的下界，与最近的实验结果一致。对于玻色子的情况下，我们提出的证据表明，气体经历了一个强相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体的相变，是一个更完美的流体，与eta/s > 1.3倍的约束。
2011-07-08 cond-mat.quant-gas hep-th math-ph
Unitary Fermi superfluid near the critical temperature: thermodynamics and sound modes from elementary excitations
我们比较了最近的实验结果[科学375，528（2022）]的超流酉费米气体的临界温度与热力学模型的基础上的系统的元激发。我们发现实验数据和我们的理论之间的几个数量，如第一声，第二声，超流分数非常好的协议。我们还表明，第一和第二个声音之间的模式混合发生。最后，我们的特征的响应幅度的密度扰动：接近临界温度的第一和第二声音可以通过密度扰动激发，而在较低的温度下，只有第一个声音模式表现出显着的响应。
2022-06-08 cond-mat.quant-gas
Energy absorption spectroscopy of unitary Fermi gases in a uniform potential
本文提出用能量吸收谱测量均匀势场中幺正费米气体的动力学系数。我们表明，在我们的计划，能量吸收谱是成正比的动态结构因子的系统。谱的轮廓取决于剪切粘度$η$、热导率$κ$和超流体体积粘度$ξ_3$。我们表明，提取这些系数的光谱是可以实现的，在目前的实验。
2018-01-31 cond-mat.quant-gas
Dissipative superfluid hydrodynamics for the unitary Fermi gas
在这项工作中，我们建立了约束的温度依赖性的剪切粘度$η$在超流相的稀费米气体在酉限制。我们的研究结果是基于分析实验，测量后释放的光学陷阱变形云的长宽比。讨论了如何将双流体理论应用于幺正气体，并给出了一个合适的状态方程参数化形式。我们表明，在膨胀实验的正常和超流速度之间的差异仍然很小，可以被视为一个扰动。我们发现，膨胀实验有利于剪切粘度显着降低超流制度。利用指数参数化方法，我们找到了$η(T_c/(2T_F))< 0.37η(T_c/T_F)$，其中$T_c$是临界温度，$T_F$是气体的局部费米温度。
2021-08-01 cond-mat.quant-gas nucl-th
Relation connecting thermodynamics and transport of atomic unitary Fermi superfluids
剪切粘度已被证明等于正常标度不变流体中的压力和弛豫时间的乘积，但低温下超流性的存在可以改变这种关系。利用平均场BCS Leggett理论和规范不变线性响应理论，给出了酉Fermi超流体的热力学量（包括压力和化学势）与输运系数（包括剪切粘度、超流体密度和通过库珀对动量传递的反常剪切粘度）之间的显式关系.当考虑与非凝聚库珀对相关的配对涨落时，该关系被修改。在符合BCS-Leggett基态的对涨落理论下，我们找到了酉费米超流体的近似关系。精确的平均场关系和近似的配对flucutaions推进我们的理解之间的关系的平衡和运输量的超流体，它们有助于确定或限制量，否则可能难以测量。
2017-03-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Shear viscosity and damping of collective modes in a two-dimensional Fermi gas
利用动力学理论计算了二维费米气体与短程势相互作用的剪切粘性，其散射长度为$a_{2d}$。我们发现，动力学理论预测的剪切粘度熵密度比的强相互作用的二维气体是可比的三维幺正气体。利用我们的结果计算了囚禁费米气体中集体模的阻尼，并与最近在E. Vogt等人，arXiv：1111.1173。
2012-03-07 cond-mat.quant-gas nucl-th
Bulk viscosities for cold Fermi superfluids close to the unitary limit
我们计算了一个非相对论性超流体的体粘滞系数，它对应于一个接近么正性极限的费米子系统。我们认为，低温制度假设系统的输运性质占主导地位的声子。为了计算体粘滞系数，我们使用弛豫时间近似中的动力学理论和相应系统的低能有效场论。我们发现，三个独立的体粘滞系数，$ζ_1, ζ_2, ζ_3$，与不可逆流动消失的声子与线性色散定律。考虑一个动量项为立方项的声子色散律，我们发现在共形极限$ζ_1 = ζ_2=0$，而$ζ_3$不为零。在$1/a$的首阶中加入一个s波散射长度大但有限的共形破缺项$a$，得到$ζ_1 \propto 1/a$和$ζ_2 \propto 1/a^2$ .
2009-06-26 cond-mat.other cond-mat.quant-gas hep-ph
Implications of hydrodynamic fluctuations on the minimum shear viscosity of the dilute Fermi gas at unitarity
我们确认并扩展了Chafin和Schaefer关于酉费米气体中流体动力学涨落的工作。利用MIT最近的一个实验的状态方程的结果，我们导出了作为温度函数的η/n和η/s的下限。本文通过对近年来剪切-粘度谱函数的量子Monte Carlo实验数据的重新分析，指出了在临界温度附近，Chafin和Schaefer的粘度束缚η/n> 0.3与Wlazlowski等人的量子Monte Carlo结果η/n<0.2之间的矛盾的可能性
2013-05-15 cond-mat.quant-gas nucl-th
Shear Viscosity of Uniform Fermi Gases with Population Imbalance
剪切粘滞系数在研究超冷费米气体的输运现象中起着重要的作用，并且是各种微观理论的诊断依据。由于布居不平衡费米气体的相结构复杂，以往的工作主要集中在非极化费米气体。在这里，我们调查的剪切粘度均匀，人口不平衡的费米气体在有限温度下可调的吸引相互作用，通过使用配对涨落理论的物理量和规范不变的线性响应理论的输运系数。在幺正和BEC体系中，剪切粘度随着极化的增加而增加，因为多余的多数费米子引起像正常流体一样的无隙激发。在弱BEC制度的多余的费米子也抑制非凝聚对在低极化，我们发现在剪切粘度和弛豫时间的比例的最小值。为了帮助约束线性响应理论的弛豫时间，我们推导出一个精确的关系连接一些热力学量和输运系数在平均场水平的酉费米超流体与人口不平衡。提出了一种超越平均场论的近似关系，它与数值结果只有轻微的偏差.
2017-06-22 cond-mat.quant-gas
$η/s$ of the Normal Phase of Unitary Fermi Gas from $\varepsilon$ Expansion
本文利用$\varepsilon$展开技术计算了$d=4-\varepsilon$维么正费米气体的正相对$\varepsilon$维LO的剪切粘滞系数$η/s$，其中$η$为剪切粘滞系数，$s$为熵密度.本文采用动力学理论方法，求解了剪切流体动力流扰动下介质的输运方程。碰撞积分计算为$\varepsilon^2$，即LO。LO结果与$η/\rm s\simeq (0.11/\varepsilon^2)(\hbar/k_B).$无关。$η/\rm s$的$d=3$预测值超过$\hbar/4 πk_B$，约为$1.4.$的系数
2012-06-01 cond-mat.quant-gas nucl-th
Perfect-fluid behavior of a dilute Fermi gas near unitary
在有限温度量子Monte Carlo（QMC）框架下，采用Kubo线性响应方法，对两组分非极化费米气体在幺正极限附近的剪切粘度随相互作用强度的变化进行了从头计算.当我们从费什巴赫共振的Bardeen-Cooper-Schrieffer侧向玻色-爱因斯坦凝聚极限调节相互作用强度1/ak_F时，剪切粘度降低，并且它获得了约0.4的最小值1/ak_F，其中最小值（eta/s）_min约0.2 hbar/k_B，这比在夸克-胶子等离子体实验中报道的值（eta/s）_QGP小于0.4 hbar/k_B的两倍小。因此，接近幺正性的费米气体成为迄今为止在自然界中观察到的最“完美的流体”。接近幺正性的稀释费米气体云表现出一种不同寻常的属性，即对于目前在实验室中实现的或更大的尺寸（小于10^9个原子），可以在临界温度以下维持量子湍流，但同时经典湍流在正常相中被抑制。
2015-12-30 cond-mat.quant-gas hep-lat nucl-th
Searching for Perfect Fluids: Quantum Viscosity in a Universal Fermi Gas
我们测量剪切粘度的两个组件的费米气体的原子，调谐到一个广泛的s波碰撞（Feshbach）共振。在共振时，原子强烈相互作用并表现出普适行为，其中平衡热力学性质和输运系数是密度$n$和温度$T$的普适函数。我们提出了一个新的校准的温度作为全球能量的函数，这是直接从云廓线测量。使用的校准，陷阱平均剪切粘度单位为$\hbar\,n$确定为一个函数的陷阱中心的约化温度，从近的基态的单一的两体制度。低温数据从径向呼吸模式的阻尼率获得，而高温数据从流体动力学膨胀测量获得。我们还表明，最适合的高温膨胀数据得到一个消失的体积粘度。测量的陷阱平均熵每粒子和剪切粘度被用来估计的剪切粘度的熵密度，这是比较，为一个完美的流体的programmed的比率。
2011-05-12 cond-mat.quant-gas nucl-th
Hydrodynamic fluctuations and the minimum shear viscosity of the dilute Fermi gas at unitarity
我们研究非相对论流体中的流体动力学涨落。我们表明，在三维波动导致的最小值的剪切粘度熵密度比$η/s$作为温度的函数。最小值提供了$η/s$的一个界限，它独立于弦论中的限制界限$η/s \geq \hbar/(4πk_B)$，其中$s$是熵密度。对于稀的费米气体，在么正性下，我们发现$η/s\gsim 0.2\hbar$。这个界限并不普遍--它取决于幺正费米气体的热力学性质，以及关于流体力学有效范围的经验信息。我们还发现，频率为$ω$的流体动力学模式的粘性弛豫时间发散为$1/\sqrtω$，二维剪切粘度发散为$\log(1/ ω)$。
2013-02-18 cond-mat.quant-gas nucl-th physics.flu-dyn
Second order fluid dynamics for the unitary Fermi gas from kinetic theory
计算了稀费米气体在么正态下的二阶输运系数。计算是基于动力学理论和玻尔兹曼方程在二阶努森展开。二阶输运系数描述了剪切应力松弛时间、应变-应力关系中的非线性项以及涡量和应变之间的非线性耦合。在稀释极限下的精确计算给出了$τ_R=η/P$，其中$τ_R$是剪切应力松弛时间，$η$是剪切粘度，以及$P$是压力。这个关系是相同的碰撞项使用Bhatnagar-Gross-Krook（BGK）近似得到的结果，但其他传输系数是敏感的准确的碰撞积分。
2014-10-15 cond-mat.quant-gas nucl-th
Quantum critical transport in the unitary Fermi gas
有限温度T下幺正费米气体的热力学和输运性质受T=0和零密度的量子临界点控制。我们计算了高温量子临界区T>>| μ|发现这种强耦合量子流体接近于理想流体η/s= \hbar /（4πk_B）。使用一个受控的大N扩展，我们表明，已经在第一个非平凡的顺序的状态方程和谭接触密度C同意以及最近的实验测量和理论Luttinger-Ward和大胆的Diagrammatic Monte Carlo计算。
2012-07-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Shear viscosity and Strong-Coupling Corrections in the BCS-BEC crossover Regime of an Ultracold Fermi Gas
本文从理论上研究了超冷费米气体在费什巴赫共振作用下的BCS-BEC交叉区的剪切粘度$η$。在强耦合自洽$T$矩阵近似的框架内，我们研究了如何与费什巴赫共振相关的强配对相互作用影响这种传输系数，在正常状态以上的超流相变温度$T_{\rm c}$。我们发现，虽然$η$发散的弱耦合BCS和强耦合BEC限制，它变得很小的幺正制度。得到了$η$的极小值，但不是在么正度处，而是在强耦合BEC侧。这种偏差与最近对$^6$ Li费米气体的实验是一致的。在弱耦合BCS体系中，我们还发现$η$在$T_{\rm c}$附近表现出反常的温度依赖性，这与强对涨落引起的赝能隙现象密切相关.
2019-07-29 cond-mat.quant-gas
Low-momentum dynamic structure factor of a strongly interacting Fermi gas at finite temperature: A two-fluid hydrodynamic description
基于耗散双流体动力学理论，给出了均匀么正费米气体在低动量、低频率下的动力学结构因子。粘性弛豫时间的估计，并用于确定政权的流体动力学理论是适用的，并了解超流体相变附近的密度响应的声波的性质。通过收集迄今为止已知的剪切粘度和热导率的最佳知识，我们计算各种扩散系数，并获得（第一和第二）声音的阻尼宽度。我们发现第一声的阻尼宽度在整个超流转变过程中大大增强，并且在非常接近超流转变的时候，第二声的阻尼宽度可能在转移动量达到费米动量的一半时的密度响应中被解析。我们的工作的动机是最近在斯威本理工大学测量的本地动态结构因子在低动量和正在进行的实验上的均匀的单一费米气体在麻省理工学院的声音衰减。本文讨论了如何通过测量低动量动态结构因子中的声速和阻尼宽度来改进确定么正费米气体的普适超流密度、剪切粘度和热导率。
2017-12-22 cond-mat.quant-gas
Shear viscosity and imperfect fluidity in bosonic and fermionic superfluids
本文讨论玻色子和费米子超流体中剪切粘度与熵密度之比$η/s$。小的$η/s$与接近完美的流动性相关，并且流动性完美/不完美的更一般的测量受到许多团体的广泛关注。我们使用Kubo方法通过与准粒子相关的低温传输来具体解决这个比率。我们对玻色子超流体的分析利用了单圈Bogoliubov近似的框架，而对于费米子超流体，我们应用BCS理论及其BCS-BEC扩展。有趣的是，我们发现严格BCS和Bogoliubov超流体的输运性质具有非常相似的结构，尽管具有不同的准粒子色散关系。虽然对于单独的$η$，在幂律和指数温度依赖性之间存在显著的对比，但是两个系统的比率$η/s$更相似。具体来说，我们发现相同的线性依赖性（温度$T$的比例，逆寿命$γ(T)$）与$η/s \propto T/γ(T)$，对应于不完善的流动性。相比之下，在BCS-BEC超流体的幺正极限附近，结果非常不同，这与接近完美的流动性更一致。
2014-12-07 cond-mat.quant-gas
