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Quasiparticle decay in a one-dimensional Bose-Fermi mixture

机译：一维Bose-Fermi混合物中的拟粒子衰变

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摘要

In a one-dimensional weakly interacting Bose-Fermi mixture, one branch of elementary excitations is well described by the Bogoliubov spectrum. Here we use the microscopic theory to study the decay of such quasiparticle excitations. The main scattering process which leads to their decay is the backscattering of a Bogoliubov quasiparticle off the Fermi sea, where a particle-hole pair is excited. For a low-momentum quasiparticle (phonon) of momentum q, we find that the decay rate scales as q3 provided q is smaller than the Fermi momentum k_F, while in the opposite case the decay behaves as q2. If the ratio of the masses of fermions and bosons is equal to the ratio of the boson-fermion and the boson-boson interaction strengths, the decay rate changes dramatically. It scales as q~7 for q < k_F, while we find q~6 scaling at q > k_F. For a high-momentum Bogoliubov quasiparticle, we find a constant decay rate for q < k_F, while it scales as 1 /q for q >k_F, We also find an analytic expression for the decay rate in the crossover region between low and high momenta. The decay rate is a continuous, but nonanalytic function of the momentum at q = k_F. In the special case when the parameters of our system correspond to the integrable model, we observe that the decay rate vanishes.
机译：在一维弱相互作用的Bose-Fermi混合物中，Bogoliubov光谱很好地描述了基本激发的一个分支。在这里，我们使用微观理论来研究此类准粒子激发的衰减。导致它们衰变的主要散射过程是Bogoliubov准粒子在费米海附近的反向散射，那里的粒子-空穴对被激发。对于动量为q的低动量准粒子（声子），我们发现如果q小于费米动量k_F，则衰减率按q3缩放，而在相反情况下，衰减表现为q2。如果费米子和玻色子的质量比等于玻色子-费米子和玻色子-玻色子相互作用强度的比，则衰减率会急剧变化。对于q k_F时，它的缩放比例为q〜6。对于高动量的Bogoliubov准粒子，我们发现q k_F时其缩放比例为1 / q，我们还找到了高和低动量之间交叉区域的衰减率的解析表达式。 。衰减率是q = k_F时动量的连续但非解析函数。在特殊情况下，当我们的系统参数与可积模型相对应时，我们观察到衰减率消失了。

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  • 来源
    《Physical review》 |2017年第4期|045426.1-045426.12|共12页
  • 作者

    Benjamin Reichert; Aleksandra Petkovic; Zoran Ristivojevic;

  • 作者单位

    Laboratoire de Physique Thiorique, Universite de Toulouse, CNRS, UPS, 31062 Toulouse, France;

    Laboratoire de Physique Thiorique, Universite de Toulouse, CNRS, UPS, 31062 Toulouse, France;

    Laboratoire de Physique Thiorique, Universite de Toulouse, CNRS, UPS, 31062 Toulouse, France;

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