Comparison of Boltzmann Kinetics with Quantum Dynamics for a Chiral Yukawa Model Far From Equilibrium
在粒子物理学中，玻尔兹曼方程常用来描述多体系统的非平衡态时间演化。其中比较突出的例子是宇宙重子不对称性的计算和相对论性重离子碰撞后夸克-胶子等离子体的演化。然而，玻尔兹曼方程只是量子热化过程的经典近似，这是由所谓的Kadanoff-Baym方程描述的。这就提出了一个问题，玻尔兹曼方程作为完整的卡丹诺夫-贝姆方程的近似有多可靠。因此，我们在这篇文章中，玻尔兹曼和Kadanoff-Baym方程的手征不变汤川型量子场论，包括费米子和标量的框架进行了详细的比较。所得数值结果表明，这两种类型的方程之间的显着差异。除了数量上的差异，在质的层面上，Kadanoff-Baym方程所尊重的晚期普遍性在玻尔兹曼方程中受到严重限制。此外，Kadanoff-Baym方程有力地分离了动力学平衡和化学平衡之间的时间尺度。与此相反，标准玻尔兹曼方程不能描述量子化学平衡的过程，因此也不能描述上述时间尺度的分离。
2007-10-16 hep-ph
Fixed points and flow analysis on off-equilibrium dynamics in the boson Boltzmann equation
我们考虑不动点的稳定的解决方案和流动方向使用玻色子玻尔兹曼方程，这是一个一维减少后的动力学方程的角积分。随着二对二散射过程的弹性碰撞积分，在分布函数大（小）的稠密（稀）状态下，玻色子玻尔兹曼方程除了热分布函数外，还具有近似不动点，具有幂律谱。证明了在特殊情况下幂律不动点是精确的。我们详细阐述了一个图形表示，以显示不断变化的流动方向类似的重整化群流，明确展示了如何连接不动点和参数空间是由临界线分开。我们讨论了这样的流程图包含有关失去平衡的热化过程的有用信息。
2017-03-28 hep-ph
Fermion propagator in out of equilibrium quantum-field system and the Boltzmann equation
我们的目标是从第一性原理构建一个微扰框架，用于研究包含无质量狄拉克费米子的非平衡量子场系统。我们所研究的系统是近平衡态的准均匀系统或非平衡态的准平稳系统。我们采用封闭的时间路径形式主义，并使用所谓的梯度近似。基本上没有引入进一步的近似。我们构造了一个费米子传播子，并由此建立了一个定义明确的微扰框架。在框架的构建过程中，我们得到了描述（反）费米子准粒子数密度函数演化的广义玻尔兹曼方程。
2001-11-15 hep-ph hep-th
New Kinetic Equation for Pair-annihilating Particles: Generalization of the Boltzmann Equation
本文导出了与宇宙学中的暗物质问题有关的重稳定粒子对湮灭的动力学方程的一种简便形式。由此导出的动力学方程以最直接的方式扩展了在壳玻尔兹曼方程，包括离壳效应。进一步分析了平衡丰度的细致平衡方程。对该方程的微扰分析支持了以前用热场论得到的平衡丰度的结果，并给出了低温下平衡值与温度功率的关系。在突然冻出近似下，利用这种新的平衡丰度，可以估算遗迹丰度。
1999-10-21 hep-ph
Particle Production from Oscillating Scalar Field and Consistency of Boltzmann Equation
玻尔兹曼方程在粒子宇宙学中研究各种粒子的分布函数（又称占有数）的演化具有重要作用。对于标量凝聚体$ϕ$衰变为标量粒子对（称为$χ$）的情形，我们指出，即使在所谓的窄共振区，当$χ$占据数变大时，系统也可能不能很好地用Boltzmann方程描述.我们研究了粒子的产生，包括可能的增强，由于大量的最终状态的粒子，被称为受激发射或参数共振的占领数。基于量子场论（QFT），我们导出了一组直接控制$χ$分布函数演化的方程。将量子场论的计算结果与玻尔兹曼方程的计算结果进行了比较，发现在某些情况下存在不一致的地方。特别地，在膨胀的宇宙中，基于QFT的$χ$的占据数可能与来自玻尔兹曼方程的占据数相差许多数量级。我们还讨论了基于量子场论的演化方程与玻尔兹曼方程之间的一种可能联系。
2021-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Pair Production in the Quantum Boltzmann Equation
一个源项的量子玻尔兹曼方程，占自发创建的$e^+e^-$ -对外电场，来自第一性原理和数值计算。对时间尺度的仔细分析表明，这个源项通常是非马尔可夫的。这特别意味着可能存在对$H$定理的暂时违反。
1994-02-09 hep-ph hep-th nucl-th
Out of Equilibrium Quantum Field Theory --- Perturbation Theory and Generalized Boltzmann Equation
本文在闭合时间路径形式的基础上，从准粒子图像出发，描述了研究准均匀相对论量子场系统近平衡态和非平衡态准定态系统的微扰框架。介绍了两种计算方案，一种是基于初始粒子分布函数，另一种是基于“物理”粒子分布函数。结果表明，这两种方案是等价的，并导致一个广义的动力学或玻尔兹曼方程。给出了计算通用振幅的具体步骤。
1999-05-13 cond-mat hep-ph hep-th
Out of equilibrium O (N) linear-sigma system - Construction of perturbation theory with gap- and Boltzmann-equations
我们从第一性原理建立了一个微扰框架，使我们能够计算的过程发生在非平衡$O (N)$线性西格玛系统的断相反应速率。我们所研究的系统是近平衡态的准均匀系统或非平衡态的准平稳系统。我们采用封闭的时间路径形式主义，并使用所谓的梯度近似。没有引入进一步的近似。在框架的构建过程中，我们得到了决定$π$和$σ$有效质量的能隙方程，以及描述$π$和$σ$数密度函数演化的广义Boltzmann方程。
2000-07-05 hep-ph hep-th
Boltzmann-Langevin Approach to Pre-equilibrium Correlations in Nuclear Collisions
在流体动力学流动开始之前产生的相关性可以在最终状态粒子上留下可观察到的痕迹。这些相关性的测量可以产生关于各向同性和热化过程的重要信息。从动力学朗之万噪声下的类玻尔兹曼动力学理论出发，导出了一个新的满足微观守恒律的两粒子关联函数的偏微分方程.我们说明了如何使用这个方程来研究热化效应的长程相关。
2017-03-28 hep-ph nucl-ex nucl-th
Adiabatic out-of-equilibrium solutions to the Boltzmann equation in warm inflation
我们表明，在温暖的通货膨胀，几乎恒定的哈勃速率和温度导致绝热演化的粒子数密度与热浴相互作用，即使热平衡不能维持。在这种情况下，与平衡值相比，数密度被抑制，但是相空间分布近似保持平衡形式，具有较小的振幅和稍微较小的有效温度。作为一个应用，我们明确地构建了一个重子生成机制在暖膨胀的基础上，在这样一个膨胀演化状态的粒子的非平衡衰变。我们表明，这通常会导致小的重子等曲率扰动，在普朗克卫星设定的范围内。这些都与主要的绝热曲率扰动，但表现出不同的光谱指数，这可能构成了一个吸烟枪重子在温暖的通货膨胀。最后，我们讨论了其他应用的发展前景的动态演变的平衡态。
2018-02-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gauge-boson propagator in out of equilibrium quantum-field system and the Boltzmann equation
从第一性原理出发，我们构造了一个微扰框架来研究包含规范玻色子的非平衡量子场系统。我们所研究的系统是近平衡态的准均匀系统或非平衡态的准平稳系统。我们采用封闭的时间路径形式主义，并使用所谓的梯度近似。没有引入进一步的近似。我们构造了一个规范玻色子传播子，并由此建立了一个定义明确的微扰框架。在框架的构建过程中，我们得到了描述规范玻色子准粒子数密度函数演化的广义玻尔兹曼方程。该框架允许我们计算系统中发生的任何过程的反应速率。各种过程，反过来，导致系统的演变，这是描述的GBE。
2001-01-25 hep-ph hep-th
Coupled Boltzmann calculation of mixed axion/neutralino cold dark matter production in the early universe
我们计算了混合轴子/中性伴子冷暗物质的残余丰度，它出现在R-宇称守恒超对称（SUSY）模型中，其中强CP问题由Peccei-Quinn（PQ）机制与一个concommitant轴子/轴子/axino超多重态解决.通过数值求解耦合波尔兹曼方程，我们包含了1的综合影响。热axino生产级联衰变到一个neutralino LSP，2。热saxion生产和生产通过相干振荡随着级联衰变和熵注入，3。热中性伴子的产生和再湮灭后的axino和saxion衰变，4。引力子的产生和衰变;轴子的产生都是热的和通过振荡。对于标准中性伴子热丰度太高的超对称模型，我们发现超对称PQ粒子的综合效应不足以将中性伴子丰度降低到其测量值，同时尊重来自BBN的晚衰变中性粒子的边界。然而，标准中性伴子丰度不足的模型现在可以允许中性伴子或轴子支配暗物质，而且，这些模型可以允许PQ破缺标度f_a被推高到10^{14}-10 15} GeV的范围，这是弦论模型通常预期的范围。
2011-12-28 hep-ph
Boltzmann equations for preheating
通过密度矩阵方法推导了预热过程的量子Boltzmann方程，该方程既考虑了粒子的非绝热产生过程，又考虑了产生的粒子之间的主要碰撞过程.在这样做的过程中，我们说明了介导的粒子生产的对相关所发挥的关键作用。此外，通过数值求解玻尔兹曼方程的相关系统，我们表明，碰撞过程导致抑制的数量密度的增长，即使在非常早期的预热阶段。
2018-09-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Quarkonium production in heavy ion collisions: coupled Boltzmann transport equations
通过耦合夸克偶素和开重夸克的Boltzmann输运方程，研究了夸克-胶子等离子体中夸克偶素和开重夸克的动力学演化以及重离子碰撞中夸克偶素的产生.在假设夸克偶素与等离子体弱相互作用的基础上，从量子色动力学的开放量子系统形式和有效场论出发，导出了夸克偶素的玻尔兹曼输运方程。在势非相对论QCD中计算了Boltzmann方程中的离解项和复合项。结果表明，夸克偶素解离、复合、开重夸克扩散和能量损失的综合作用，可以使夸克偶素和开重夸克系统达到细致平衡和动力学热化。通过求解从PYTHIA和流体动力学介质中采样的夸克偶素和重夸克的初始动量输运方程，我们可以计算bottomonium的核修正因子，并描述RHIC和LHC能量下的数据。同时还预测了5.02TeV外围碰撞中$Υ$（1S）的方位角各向异性系数$v_2$.
2018-12-05 hep-ph nucl-th
Possible Evidence of Thermodynamic Equilibrium in Dark Matter Haloes
从THINGS的自转速度数据中推导出8个星系的密度分布和引力势函数，发现在晕圈的大部分区域，密度随引力势呈指数衰减。这种行为与单组分等温玻尔兹曼气体的行为是一致的，并表明在玻尔兹曼气体方面的有效描述是可能的暗物质在这些地区。这可能是一个迹象，表明暗物质自相互作用的强度和数量足以导致这些地区的热平衡。我们写下来的动力学和边界条件的玻尔兹曼气体的描述，并检查它的一些定性和定量的后果。动力学系统的解由三维参数决定，并提供了合理的拟合的旋转速度数据的区域中的玻尔兹曼的行为被发现。与通常的方法曲线fitting.Different，我们不假设一个特定的形式的暗物质密度分布，我们不需要一个详细的知识的星系的重子内容。
2014-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Quarkonium production in heavy ion collisions: coupled Boltzmann transport equations
我们发展了一组耦合玻尔兹曼方程来描述夸克-胶子等离子体中重夸克和夸克偶素的动力学演化。从pNRQCD出发计算了夸克偶素的离解和复合项。它们的相互作用使系统达到一个细致平衡。重夸克能量损失项是系统达到运动热化的必要条件。通过耦合输运方程和PYTHIA产生的初始粒子动量以及流体动力学介质演化，我们可以描述RHIC和LHC能区的$Υ$族的$R_{AA}$。本文还研究了$2.76$ TeV Pb-Pb碰撞中$Υ$（1 S）的横向动量方位各向异性。
2018-07-17 hep-ph nucl-th
Decay of heavy Majorana neutrinos using the full Boltzmann equation including its implications for leptogenesis
我们用完整的Boltzmann方程代替通常的积分Boltzmann方程，研究了一个重右手中微子的两体产生和衰变到两个轻态。衰变和逆衰变对于重中微子的分布函数热化是无效的，并且在某些参数范围内，可能会有非常大的偏离动力学平衡。这导致两种方法之间的实质性数值差异。此外，我们还研究了这种差异对轻子不对称性产生的影响，发现在强洗脱区，当使用完整的玻尔兹曼方程时，最终的不对称性改变了15-30%。
2006-09-13 hep-ph
Boltzmann Equation Solver Adapted to Emergent Chemical Non-equilibrium
The University of Arizona（亚利桑那大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出一种新的方法求解空间均匀且各向同性的相对论玻尔兹曼方程，通过动态适应的正交多项式基集捕捉化学非平衡，验证了该方法的计算效率和对最终态化学非平衡的表示能力。
2014-10-30 astro-ph.CO cs.NA hep-ph
Non-Gibbs Particle Spectra from Thermal Equilibrium
我们提出，在超相对论重离子碰撞中观察到的具有幂律尾的横动量谱可以解释为起源于处于热平衡的介质。动力学方程的一般条件制定，导致在平衡的各种能量分布的粒子。从线性Fokker-Planck方程开始，我们分析了Boltzmann-Gibbs，Tsallis或其他平衡分布的条件，这些分布基于波动和耗散对所观察到的子系统能量的依赖性。RHIC中性π介子数据在整个观测到的横动量范围内肯定排除了玻尔兹曼-吉布斯分布。
2004-09-14 hep-ph
Quantum Boltzmann Equations and Leptogenesis
封闭时间路径理论是描述场论中非平衡现象的一种强有力的格林函数形式，它导致了完整的非平衡量子动力学理论。我们利用这种形式主义写下一套量子玻尔兹曼方程有关leptogenesis。它们表现出记忆效应和离壳校正。特别是，记忆效应导致一个依赖于时间的CP不对称性，其值在给定的时刻取决于系统的以前的历史。当不对称性是由质量简并的重态衰变产生时，如共振或软薄生时，这一结果尤其相关。
2007-10-02 hep-ph
Classical approximation of the Boltzmann equation in high energy QCD
最近，Mueller和Son在标量场理论中讨论了稠密系统向平衡态的时间演化。它们显示了经典场近似和玻尔兹曼方程的等价性，但在占领数的线性项。在这里，我们提出了推广到高能QCD。
2004-08-18 hep-ph
Relaxation-Time Boltzmann Solutions Without Truncations
Universidade Federal de Santa Catarina（圣卡塔琳娜联邦大学）；Unicamp（坎皮纳斯州立大学）
针对现有截断方法在远离平衡态时失效的问题，本文提出ShARK框架，一种全三维蒙特卡洛动力学方法，能精确求解弛豫时间玻尔兹曼方程并强制执行输运系数，经Bjorken和Gubser流验证，在截断方法失效处复现精确结果。
2026-09-29 hep-ph nucl-th
Perfect fluidity of a dissipative system: Analytical solution for the Boltzmann equation in $\mathrm{AdS}_{2}\otimes \mathrm{S}_{2}$
在本文中，我们得到的相对论玻尔兹曼方程的弛豫时间近似下，描述了径向膨胀的无质量气体的平衡动力学的解析解。这个解是通过将平坦时空中的膨胀系统映射到弯曲时空$\mathrm{AdS}_{2}\otimes \mathrm{S}_{2}$中的静态流而得到的。我们进一步推导出明确的解析表达式的动量依赖的单粒子分布函数，以及其时刻的空间依赖性。我们发现，这个耗散系统有能力作为一个完美的流体流动，即使它的熵密度不匹配的平衡形式。的非平衡贡献的熵密度示出是由于高阶标量矩（具有没有流体动力学解释）的玻尔兹曼方程，可以保持平衡，但不耦合到系统的能量动量张量。因此，在该系统中，缓慢移动的流体动力学自由度可以表现出真正的完美流动性，同时与导致熵产生的快速移动的非流体动力学微观自由度完全解耦。
2015-12-23 hep-ph hep-th nucl-th
Landau-Pomeranchuck-Migdal effect in a quark-gluon plasma and the Boltzmann equation
我们展示了如何在夸克-胶子等离子体中的光子产生率的朗道-波梅兰丘克-米格达尔效应可以通过通常的玻尔兹曼方程导出。为此，我们首先使用线性响应理论导出电磁极化张量，然后制定波尔兹曼方程，包括软胶子交换介导的碰撞。然后，我们确定所得到的生产率的表达与最近提出的阿诺德，摩尔和Yaffe的场论形式主义。为了说明LPM效应，我们在扩散近似下求解玻尔兹曼方程。
2006-12-02 cond-mat.other hep-ph nucl-th
