非平衡开放系统中的时间平移对称性破缺EFT：噪声与耗散效应

本文主要探讨的是非平衡开放系统中的时间平移对称性破裂的有效场论（Effective Field Theory, EFT），这是在现代物理学中一个关键的研究领域。基于Schwinger-Keldysh形式主义，该理论方法允许我们在非平衡条件下分析系统的行为，尤其是在那些常规静态对称性不再适用的动态环境中。Schwinger-Keldysh形式主义是一种量子场论工具，通过引入额外的“先进”和“后退”时间路径来描述系统在开放环境中的非平衡过程，这使得微观拉格朗日量的所有对称性在形式上翻倍。 在开放系统中，由于与外界的相互作用，时间平移对称性通常会因噪声和耗散效应而受到破坏。这些效应导致原始的时间平移对称性被分解为所谓的对角线对称性，这是EFT构建的基础。通过这种方法，理论学家可以构建Nambu-Goldstone玻色子的EFT，这是一种特殊的粒子，其存在是由于某些对称性的自发破裂。这些玻色子在许多物理现象中扮演着重要角色，如超导性、超流体性和可能的时间晶体现象。 文章的核心内容涉及对非平衡系统中时间平移对称性破缺的EFT的构造和研究，特别关注其在同步现象、时间晶体和宇宙膨胀等领域的应用。同步是指系统在没有外部驱动下自发地保持某种周期性行为，而时间晶体则是一种新型的量子态，其时间演化呈现出周期性而非经典意义上的周期性。在宇宙膨胀的大尺度背景下，理解时间平移对称性的破裂对于理解宇宙早期的热大爆炸时期以及暗能量等概念具有重要意义。 作者Masaru Hongo, Suro Kim, Toshifumi Noumi和Atsuhisa Otá通过细致的理论分析和计算，展示了如何从微观Schwinger-Keldysh拉格朗日量出发，经过粗粒度处理，得到反映开放系统特性的有效拉格朗日量，并在此基础上发展出一个通用的EFT框架。他们的工作不仅深化了我们对非平衡物理的理解，也为未来在实验上探测和利用这些新现象提供了理论基础。 这篇文章不仅贡献了一个新的理论工具，而且还为探索和预测非平衡系统中独特现象的实验验证提供了可能性，对于推动理论物理学和凝聚态物理的发展具有重要价值。