<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">640649</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2021.640649</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Hydrodynamic Approach to Electronic Transport in Graphene: Energy Relaxation</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Narozhny and Gornyi</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Energy Relaxation in Electronic Hydrodynamics</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>B. N.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1169203/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>I. V.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff4">
<sup>4</sup>
</xref>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<label>
<sup>1</sup>
</label>Institute for Theoretical Condensed Matter Physics, Karlsruhe Institute of Technology, <addr-line>Karlsruhe</addr-line>, <country>Germany</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<label>
<sup>2</sup>
</label>National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), <addr-line>Moscow</addr-line>, <country>Russia</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<label>
<sup>3</sup>
</label>Institute for Quantum Materials and Technologies, Karlsruhe Institute of Technology, <addr-line>Karlsruhe</addr-line>, <country>Germany</country>
</aff>
<aff id="aff4">
<label>
<sup>4</sup>
</label>Ioffe Institute, <addr-line>St. Petersburg</addr-line>, <country>Russia</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1003236/overview">Alessandro Principi</ext-link>, The University of Manchester, United&#x20;Kingdom</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/113352/overview">Ke-Qiu Chen</ext-link>, Hunan University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1196297/overview">Giovanni Vignale</ext-link>, University of Missouri, United&#x20;States</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: B. N. Narozhny, <email>boris.narozhny@kit.edu</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Condensed Matter Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>23</day>
<month>04</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>9</volume>
<elocation-id>640649</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>11</day>
<month>12</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>11</day>
<month>02</month>
<year>2021</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2021 Narozhny and Gornyi.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Narozhny and Gornyi</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these&#x20;terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>In nearly compensated graphene, disorder-assisted electron-phonon scattering or &#x201c;supercollisions&#x201d; are responsible for both quasiparticle recombination and energy relaxation. Within the hydrodynamic approach, these processes contribute weak decay terms to the continuity equations at local equilibrium, i.e.,&#x20;at the level of &#x201c;ideal&#x201d; hydrodynamics. Here we report the derivation of the decay term due to weak violation of energy conservation. Such terms have to be considered on equal footing with the well-known recombination terms due to nonconservation of the number of particles in each band. At high enough temperatures in the &#x201c;hydrodynamic regime&#x201d; supercollisions dominate both types of the decay terms (as compared to the leading-order electron-phonon interaction). We also discuss the contribution of supercollisions to the heat transfer equation (generalizing the continuity equation for the energy density in viscous hydrodynamics).</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>hydrodynamics</kwd>
<kwd>graphene</kwd>
<kwd>electronic transport</kwd>
<kwd>energy relaxation</kwd>
<kwd>supercollisions</kwd>
<kwd>quasiparticle recombination</kwd>
</kwd-group>
<contract-sponsor id="cn001">Horizon 2020 Framework Programme<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001659</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">Deutsche Forschungsgemeinschaft<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001659</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn003">German-Israeli Foundation for Scientific Research and Development<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001736</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn004">Russian Science Foundation<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100006769</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn005">National Research Nuclear University MEPhI<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100010334</named-content>
</contract-sponsor>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Electronic hydrodynamics is quickly growing into a mature field of condensed matter physics [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. Similarly to the usual hydrodynamics [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]; this approach offers a universal, long-wavelength description of collective flows in interacting many-electron systems. As a macroscopic theory of strongly interacting systems, hydrodynamics should appear to be extremely attractive for condensed matter theorists dealing with problems where strong correlations invalidate simple theoretical approaches. However, electrons in solids exist in the environment created by a crystal lattice and typically experience collisions with lattice imperfections (or &#x201c;disorder&#x201d;) and lattice vibrations (phonons). The former typically dominate electronic transport at low temperatures, while at high temperatures the electron-phonon interaction takes over. In both cases the electron motion is diffusive (unless the sample size is smaller than the mean free path in which case the motion is ballistic) since in both types of scattering the electronic momentum is not conserved. On the other hand, if a material would exist where the momentum-conserving electron-electron interaction would dominate at least in some non-negligible temperature range, then one could be justified in neglecting the momentum non-conserving processes and applying the hydrodynamic theory. In recent years, several extremely pure materials became available with graphene being the most studied [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>,&#x20;<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>].</p>
<p>In nearly neutral (or compensated) graphene the electron system is non-degenerate (at least at&#x20;relatively high temperatures where the hydrodynamic approach is justified) with both the conductance and valence bands contributing on equal footing. Although the electron system is not Lorenz-invariant, the linearity of the Dirac spectrum plays an important role. Firstly, the Auger processes are kinematically suppressed leading to the near-conservation of the number of particles in each band [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. Secondly, the so-called collinear scattering singularity [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] allows for a non-perturbative solution to the kinetic (Boltzmann) equation focusing on the three hydrodynamic modes [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. As a result, one can determine the general form of the hydrodynamic equations and evaluate the kinetic coefficients [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. To be of any practical value, the latter calculation has to be combined with the renormalization group approach [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] since the effective coupling constant in real graphene (either encapsulated or put on a dielectric substrate) is not too small, <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="minf1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>,&#x20;<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>].</p>
<p>Next to the conservation laws, the main assumption of the hydrodynamic approach is local equilibrium [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] established by means of interparticle collisions. Neglecting all dissipative processes, this allows (together with the conservation laws) for a phenomenological derivation of hydrodynamic equations [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>] that can be further supported by the kinetic theory, where the local equilibrium distribution function nullifies the collision integral in the Boltzmann equation [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. The resulting ideal hydrodynamics is described by the Euler equation and the continuity equations. This is where the electronic fluid in graphene differs from conventional fluids (both Galilean- and Lorentz-invariant): as in any solid, conservation laws in graphene are only approximate, leaving the collision integrals describing scattering processes other than the electron-electron interaction to be nonzero even in local equilibrium. This leads to the appearance of weak decay terms in the continuity equations.</p>
<p>Two such terms have already been discussed in literature. Firstly, even if the electron-electron interaction is the dominant scattering process in the system, no solid is absolutely pure. Consequently, even ultra-pure graphene samples possess some&#x20;degree of weak disorder. Disorder scattering violates momentum conservation and hence a weak decay term must appear in the generalized Euler equation [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. Secondly, conservation of the number of particles in each band is violated by a number of processes (e.g., the Auger and three-particle scattering). Although commonly assumed to be weak, they are manifested in the decay &#x2013; or recombination &#x2013; term in the corresponding continuity equation. This was first established in [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] in the context of thermoelectric phenomena (for the most recent discussion see [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]). Later, quasiparticle recombination was shown to lead to linear magnetoresistance in compensated semimetals [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>] as well as to giant magnetodrag [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>,&#x20;<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>].</p>
<p>In this paper, we report the derivation of the third weak decay term in the hydrodynamic theory in graphene due to weak violation of energy conservation. Indeed, the electron-phonon interaction may lead not only to the loss of electronic momentum (responsible for electrical resistivity in most metals at high temperatures), but also to the loss of energy. Although subdominant in the hydrodynamic regime, the electron-phonon interaction should be taken into account as one of the dissipative processes. In graphene, the linearity of the Dirac spectrum once again plays an important role: as the speed of sound is much smaller than the electron velocity <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="minf2">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, leading-order scattering on acoustic phonons is kinematically suppressed. Consequently, scattering on the optical branch is usually considered [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]. In contrast, we argue that there is another process, the disorder-assisted electron-phonon scattering [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] or &#x201c;supercollisions&#x201d; [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>], that is responsible for both quasiparticle recombination and energy relaxation. In the high-temperature hydrodynamic regime, supercollisions are expected to dominate both decay contributions [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. Moreover, this process contributes weak decay terms to the continuity equations already at local equilibrium, i.e.,&#x20;at the level of &#x201c;ideal&#x201d; hydrodynamics.</p>
</sec>
<sec sec-type="results" id="s2">
<title>2 Results</title>
<p>Our arguments are based on the kinetic theory approach to electronic transport. In the spirit of [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], we assume the possibility of deriving the hydrodynamic equations from the kinetic equation in the weak coupling limit [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="minf3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with the subsequent renormalization of the kinetic coefficients to the realistic parameter regime [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. Under these assumptions, we start with the kinetic equation<disp-formula id="e1a">
<mml:math id="me1a">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1a)</label>
</disp-formula>with the Liouville&#x2019;s operator (in the left-hand side)<disp-formula id="e1b">
<mml:math id="me1b">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1b)</label>
</disp-formula>and the collision integrals describing the electron-electron interaction (<inline-formula id="inf4">
<mml:math id="minf4">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), disorder scattering (<inline-formula id="inf5">
<mml:math id="minf5">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), and quasiparticle recombination (<inline-formula id="inf6">
<mml:math id="minf6">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), where in this paper we focus on &#x201c;supercollisions.&#x201d; We employ the following notations for the Dirac spectrum (the chirality <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="minf7">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> distinguishes the conduction and valence bands)<disp-formula id="e2a">
<mml:math id="me2a">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2a)</label>
</disp-formula>and velocities<disp-formula id="e2b">
<mml:math id="me2b">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2b)</label>
</disp-formula>Hydrodynamics is the macroscopic manifestation of the conservation of energy, momentum, and the number of particles. In a two-band system, the latter comprises excitations in both bands. In the conductance band these are electron-like quasiparticles with the number density (<inline-formula id="inf8">
<mml:math id="minf8">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reflects spin and valley degeneracy in graphene)<disp-formula id="e3a">
<mml:math id="me3a">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3a)</label>
</disp-formula>while in the valence band the quasiparticles are hole-like<disp-formula id="e3b">
<mml:math id="me3b">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3b)</label>
</disp-formula>with the total &#x201c;charge&#x201d; (or &#x201c;carrier&#x201d;) density being<disp-formula id="e3c">
<mml:math id="me3c">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3c)</label>
</disp-formula>Assuming the numbers of particles in the conduction and valence bands are conserved independently, we can also define the total quasiparticle (or &#x201c;imbalance&#x201d; [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]) density<disp-formula id="e3d">
<mml:math id="me3d">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3d)</label>
</disp-formula>Global charge conservation (or gauge symmetry) can be expressed in terms of the usual continuity equation. This can be obtained from <xref ref-type="disp-formula" rid="e1a">Eq. 1</xref> by performing a summation over all quasiparticle states upon which all three collision integrals vanish [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].<disp-formula id="e4a">
<mml:math id="me4a">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4a)</label>
</disp-formula>As a result, the continuity equation has the usual form<disp-formula id="e4b">
<mml:math id="me4b">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4b)</label>
</disp-formula>where the corresponding current is defined as<disp-formula id="e5">
<mml:math id="me5">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>The rest of the conservation laws in graphene are approximate as manifested in the collision integrals not vanishing upon corresponding summations. The continuity equation expressing momentum conservation (i.e.,&#x20;the Euler equation) is obtained by multiplying the kinetic equation by the quasiparticle momentum <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="minf9">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and summing over all states. Since the electron-electron interaction conserves momentum, the corresponding collision integral vanishes<disp-formula id="e6">
<mml:math id="me6">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>Weak disorder scattering is typically described within the simplest &#x3c4;-approximation [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].<disp-formula id="e7">
<mml:math id="me7">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where the momentum density is defined as<disp-formula id="e8">
<mml:math id="me8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>The last equality reprsents the fact that in graphene the momentum density is proportional to the energy density (due to the properties of the Dirac spectrum <xref ref-type="disp-formula" rid="e2a">Eq.&#x20;2</xref>).</p>
<p>Supercollisions contributing to the recombination collision integral also violate momentum conservation, however, in comparison to the above weak disorder scattering, this is a second-order process. Moreover, the disorder mean free time <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="minf10">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is typically determined from experimental data (see e.g., [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]) and hence can be assumed to include the conribution of supercollisions as&#x20;well.</p>
<p>The remaining two continuity equations &#x2013; energy and quasiparticle imbalance &#x2013; are unaffected by the electron-electron interaction and weak disorder scattering. Indeed, the electron-electron interaction conserves energy and &#x2013; neglecting the Auger processes &#x2013; particle number in each band:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="me9">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>Same applies to the (Elastic) disorder scattering<disp-formula id="e10">
<mml:math id="me10">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>However, supercollisions do not conserve both quantities and hence lead to weak decay terms in the two continuity equations. Contribution of the recombination collision integral to the continuity equation for the quasiparticle imbalance (for derivation see <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>) is given by<disp-formula id="e11">
<mml:math id="me11">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="minf11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the imbalance density (3d) in local equilibrium, while <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="minf12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the same quantity evaluated with the Fermi distribution function (17), i.e. for <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="minf13">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="minf14">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The first equality in <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eq. 11</xref> coincides with the expression used in [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] and serves as the definition of the dimensionless coeficient <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="minf15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, while the second (valid to the leading order) was suggested in [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] and provides the definition of the &#x201c;recombination time&#x201d; <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="minf16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<italic>see</italic> also [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. The two expressions are equivalent since <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="minf17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The resulting continuity equation for the quasiparticle imbalance has the form<disp-formula id="e12">
<mml:math id="me12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The same scattering process contributes a weak decay term to the continuity equation for the energy density. Defining the decay coefficients similarly to <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eq. 11</xref>, we may present the result in the form<disp-formula id="e13">
<mml:math id="me13">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here the equivalence of the two forms of the decay term stems from the fact that <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="minf18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> assuming the electrons and holes are characterized by the same temperature.</p>
<p>Finally, once the dissipative processes due to electron-electron interaction are taken into account, one usually replaces the continuity equation for the energy density by the equivalent equation for the entropy density, the so-called &#x201c;heat transfer equation&#x201d; [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>] (for derivation <italic>see</italic> <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>; here <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="minf19">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="minf20">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the dissipative corrections to the electric and imbalance currents, respectively)<disp-formula id="e14">
<mml:math id="me14">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The obtained heat transfer equation is the final hydrodynamic equation in graphene. Together with the generalized Navier-Stokes equation derived in [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] and the continuity equation <xref ref-type="disp-formula" rid="e4b">Eqs. 4b</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">12</xref>, the heat transfer equation forms a complete set of macroscopic equations describing electronic transport in graphene in hydrodynamic regime.</p>
</sec>
<sec sec-type="discussion" id="s3">
<title>3 Discussion</title>
<p>Supercollisions are not the only scattering process contributing to both quasiparticle recombination and energy relaxation. Clearly, direct (not impurity-assisted) electron-phonon interaction contributes to energy relaxation as well as to quasiparticle recombination (in the case of intervalley scattering) [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. In addition, optical phonons may also contribute [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], although within the hydrodynamic approach these contributions were discussed only at the level of dissipative (viscous) hydrodynamics [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]. The contribution of the direct [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>] and impurity assisted electron-phonon scattering to energy relaxation was compared in [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>], where it was argued that at high enough temperatures, <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="minf21">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2273;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (where <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="minf22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the Bloch-Gr&#xfc;neisen temperature) the supercollisions do dominate. In the degenerate regime, where <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="minf23">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] estimates <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="minf24">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as &#x201c;few tens of Kelvin&#x201d;. At charge neutrality, we estimate <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="minf25">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (where <italic>s</italic> is the speed of sound), such that supercollisions always dominate over direct electron-phonon coupling. Moreover, taking into account the additional scattering processes will not change the form of the decay terms (11) and (13), but rather change the numerical values of the parameters <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="minf26">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="minf27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which may have to be considered phenomenological while interpreting experimental data&#x20;[<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>].</p>
<p>At charge neutrality and in the hydrodynamic regime, the coefficients <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="minf28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="minf29">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are of the same order of magnitude (both are dominated by the same supercollisions), but quantitatively different. Indeed, the continuity equation for the energy density should contain one more contribution of the similar form. &#x201c;Quasiparticle recombination&#x201d; typically refers to scatering between the quasipartricle states in different bands only. This is the only type of supercollisions contributing to <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="minf30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Similar supercollisions may also take place within a single band [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. While this process does not change the number of particles in the band, it does describe the energy loss as the electron may scatter from the higher energy state into the lower energy state (and losing its momentum to the impurity along the way). Consequently, this additional process does contribute to energy relaxation. Given that the form of the corresponding collision integral is very similar to <xref ref-type="disp-formula" rid="e15a">Eq. 15</xref> &#x2013; one only has to change to band indices to be the same &#x2013; the algebra remains the same and thus we can treat <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref> as the final result that takes this&#x20;additional intraband supercollisions into&#x20;account making the&#x20;numerical values of <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="minf31">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="minf32">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> substantially different &#x2013; we do&#x20;not expect any accidental cancellation or smallness should the&#x20;difference <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="minf33">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> appear in a particular solution of hydrodynamic equations. At the same time, at low temperatures &#x2013; i.e.,&#x20;below the hydrodynamic range &#x2013; we expect the coefficients <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="minf34">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="minf35">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be parametrically different: energy relaxation is now dominated by the direct electron-phonon interaction [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]; while the recombination is still governed by supercollisions (together with the phonon-induced intervalley scattering).</p>
<p>The order of magnitude of <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="minf36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> could be estimated based on the calculations of [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. Adapting the latter to charge neutrality, we find <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="minf37">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (where <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="minf38">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> eV is the deformation potential [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>] and &#x3c1; is the mass density per unit area) yielding the corresponding length scale <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="minf39">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the top of the hydrodynamic temperature range, <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="minf40">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>250</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> K. This should be further compared to the contribution of three-particle collisions [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="minf41">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Assuming the common sample design where graphene is encapsulated in hexagonal boron nitride (with the dielectric constant <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="minf42">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), the effective coupling constant (taking into account renormalizations) is <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="minf43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> leading to the similar estimate at high temperatures. On the other hand, at the low end of the hydrodynamic range [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>], <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="minf44">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>50</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> K, the contribution of the three-body collisions should dominate (accounting for the empirical value <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="minf45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1.2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reported in [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], however preserving the functional form of the weak decay terms in the continuity equations.</p>
<p>The obtained <xref ref-type="disp-formula" rid="e2a">Eq. 2</xref> should be compared to the corresponding equations in [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], where energy relaxation due to supercollisions was not taken into account. All other terms are present in all four equations with the following exceptions. The Eq. 54 of [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] is written in the relativistic notation omitting the imbalance mode, quasiparticle recombination, and disorder scattering, all of which are discussed separately elsewhere in [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] was the first to focus on the imbalance mode with the Eq. 2.6 containing all the terms of <xref ref-type="disp-formula" rid="e2b">Eq. 2</xref> except for the viscous term (and energy relaxation). Finally, the Eq. 1c of [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] contains all of the terms in <xref ref-type="disp-formula" rid="e2b">Eq. 2</xref> except for energy relaxation and in addition contains a term describing energy relaxation due to electrons scattering on the optical phonon branch that is neglected here (generalization of the resulting theory is straightforward).</p>
<p>To summarize, we have considered supercollisions as a mechanism of quasiparticle recombination and energy relaxation in graphene and derived the corresponding decay terms in the hydrodynamic continuity equations. Since the same scattering mechanism is responsible for both effects, one has to take into account energy relaxation while considering quasiparticle recombination. The latter is an indespensible feature of electronic hydrodynamics in graphene in constrained geometries, where homogenious solutions violate the boundary conditions&#x20;[<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>].</p>
</sec>
<sec sec-type="materials|methods" id="s4">
<title>4 Materials and Methods</title>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Collision Integral due to Supercollisions</title>
<p>An electron in the upper (conductance) band may scatter into an empty state in the lower (valence) band &#x2013; effectively recombining with a hole &#x2013; emitting a phonon (which carries away the energy) and losing its momentum to the impurity. Within the standard approach to the electron-phonon interaction, this process is described by the collision integral<disp-formula id="e15a">
<mml:math id="me15a">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15a)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="minf46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the phonon (Plank&#x2019;s) distribution function (the phonons are assumed to be at equilibrium and play the role of a &#x201c;bath&#x201d;), <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="minf47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the effective scattering rate that includes the Dirac factors and is averaged over the angles&#x20;[<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>].</p>
<p>Similarly, an electron in the lower band may absorb a phonon and scatter into the upper band &#x2013; effectively creating an electron-hole pair &#x2013; while still losing its momentum to the impurity<disp-formula id="e15b">
<mml:math id="me15b">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15b)</label>
</disp-formula>The collision Integral (14) conserves the total charge<disp-formula id="e15c">
<mml:math id="me15c">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15c)</label>
</disp-formula>(see <xref ref-type="disp-formula" rid="e4a">Eq. 4</xref>) and vanishes in global equilibrium<disp-formula id="e15d">
<mml:math id="me15d">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>St</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15d)</label>
</disp-formula>where the quasiparticle distribution is described by the Fermi function. This should be contrasted with <italic>local equilibrium</italic> described by<disp-formula id="e16">
<mml:math id="me16">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="minf48">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the local chemical potential and <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="minf49">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the hydrodynamic (or &#x201c;drift&#x201d;) velocity. The local equilibrium distribution function (16) allows for independent chemical potentials in the two bands, which can be expressed in terms of the &#x201c;thermodynamic&#x201d; and &#x201c;imbalance&#x201d; chemical potentials<disp-formula id="e17">
<mml:math id="me17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>In global equilibrium<disp-formula id="e18">
<mml:math id="me18">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>Now we show, that in local equilibrium, i.e. for nonzero <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="minf50">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the recombination collision integral remains finite (unlike <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14d</xref>). As a scalar quantity, the collision integral (15) cannot depend on the hydrodynamic velocity <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="minf51">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> in the first (linear) order. Consequently, to the leading order the integrated collision integral yielding the decay terms in the continuity equations is proportional to <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="minf52">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Derivation of the Weak Decay Terms in Continuity Equations</title>
<p>To the leading order, we can describe the difference between the&#x20;local equilibrium distribution function <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="minf53">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the Fermi function <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="minf54">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> similarly to the leading non-equilibrium correction in the standard derivation of hydrodynamics [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].<disp-formula id="e19">
<mml:math id="me19">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Now we re-write the collision integral (14) with the help of the relations<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="mequ1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>and<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="mequ2">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>and find (to the leading order in <italic>h</italic>)<disp-formula id="e20a">
<mml:math id="me20a">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e20b">
<mml:math id="me20b">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20b)</label>
</disp-formula>Consider now the contribution of the recombination collision&#x20;integral to the continuity equation for the quasiparticle imbalance<disp-formula id="e21">
<mml:math id="me21">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>To the leading order, the deviation <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="minf55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is proportional to <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="minf56">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <disp-formula id="e22">
<mml:math id="me22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>The remaining integral has dimensions of particle density divided by time and therefore the result can be written in the form <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eq. 11</xref>. The same scattering process contributes a weak decay term to the continuity equation for the energy density. Indeed, multiplying the collision integral <xref ref-type="disp-formula" rid="e15a">Eq. 15</xref> by the quasiparticle energy and summing over all states, we find after similar algebra<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="mequ3">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>Defining the decay coefficients similarly to <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eq. 11</xref> above, we may present the result in the form&#x20;<xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 Derivation of the Heat Transfer Equation</title>
<p>The entropy density of a system of fermions is defined in terms of the distribution function as<disp-formula id="e23">
<mml:math id="me23">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>Treating this integral as<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="mequ4">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>any derivative of <italic>s</italic> can be represented in the form<disp-formula id="equ5">
<mml:math id="mequ5">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Consider now each term of the kinetic equation multiplied by&#x20;the derivative <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="minf57">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and summed over all states. Using&#x20;the above relation with <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="minf58">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, one finds for the time derivative term<disp-formula id="equ6">
<mml:math id="mequ6">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The gradient term yields similarly<disp-formula id="equ7">
<mml:math id="mequ7">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>where the quantity<disp-formula id="e24">
<mml:math id="me24">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>can be interpreted as the entropy current.The electric field term vanishes as the total derivative<disp-formula id="equ8">
<mml:math id="mequ8">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>while the Lorentz term vanishes for rotationally invariant systems upon integrating by parts [justified by the fact that <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="minf59">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ]<disp-formula id="equ9">
<mml:math id="mequ9">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ10">
<mml:math id="mequ10">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>The last equality follows from<disp-formula id="equ11">
<mml:math id="mequ11">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Similar approach was used in [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] to derive the continuity equations (as outlined above). Combining all four terms, we conclude that integration with the factor <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="minf60">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> turns the left-hand side of the kinetic equation to the familiar form<disp-formula id="e25">
<mml:math id="me25">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equation 25</xref> is valid for an arbitrary distribution function.</p>
<p>Denoting the integral of the right-hand side of the kinetic equation by<disp-formula id="e26">
<mml:math id="me26">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2110;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>we arrive at the &#x201c;continuity equation for the entropy&#x201d;<disp-formula id="e27">
<mml:math id="me27">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2110;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>In the usual hydrodynamics [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>] the only contribution to the collision integral is given by particle-particle scattering, i.e. the processes assumed to be responsible for establishing local equilibrium such that at <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="minf61">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2110;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the ideal (Euler) hydrodynamic is isentropic. In the present case, local equilbrium is assumed to be achieved by means of the electron-electron interaction. Evaluating the derivative of <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="minf62">
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> explicitly, we find<disp-formula id="equ12">
<mml:math id="mequ12">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>For the Local Equilibrium Distribution Function<disp-formula id="equ13">
<mml:math id="mequ13">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Substituting this expression into <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Eq. 26</xref>, we find that the remaining integration is very similar to the above derivation of the continuity equations. The integral with the quasiparticle energy yields exactly the above <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref>. The integral with <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="minf64">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> yields <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eq. 11</xref> multiplied by <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="minf65">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Finally, the term <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="minf66">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> yields <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> multiplied by the hydrodynamic velocity. The integral of this term with the recombination collision integral is assumed to be included into the definition of the mean free time, see the corresponding discussion above. As a result, we arrive at the following form of the intergated collision integral<disp-formula id="equ14">
<mml:math id="mequ14">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2110;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">dis</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>The decay terms in <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref> appear already at local equilibrium. To complete the heat transfer equation one has to take into account disispation. In graphene, this is most conveniently done by considering the classical limit of relativistic hydrodynamics since the form of dissipative corrections is determined by the symmetries of the quasiparticle spectrum. The result has been already reported in literature, therefore we combine the dissipative corrections with <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref> and write the heat transfer equation in graphene in the form&#x20;<xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref>.</p>
<sec id="s4-3-1">
<title>4.3.1 Permission to Reuse and Copyright</title>
<p>Figures, tables, and images will be published under a Creative Commons CC-BY licence and permission must be obtained for use of copyrighted material from other sources (including re-published/adapted/modified/partial figures and images from the internet). It is the responsibility of the authors to acquire the licenses, to follow any citation instructions requested by third-party rights holders, and cover any supplementary charges.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s5">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author Contributions</title>
<p>Both authors have equally contributed to the reported research.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Funding</title>
<p>This work was supported by the German Research Foundation DFG within FLAG-ERA Joint Transnational Call (Project GRANSPORT), by the European Commission under the EU Horizon 2020 MSCA-RISE-2019 program (Project 873028 HYDROTRONICS), by the German-Israeli Foundation for Scientific Research and Development (GIF) Grant no. I-1505-303.10/2019 (IVG) and by the Russian Science Foundation, Grant No. 20-12-00147 (IVG). BNN acknowledges the support by the MEPhI Academic Excellence Project, Contract No. 02.a03.21.0005.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<ack>
<p>The authors are grateful to P. Alekseev, A. Andreev, U. Briskot, A. Dmitriev, L. Golub, V. Kachorovskii, E. Kiselev, A. Mirlin, J.&#x20;Schmalian, M. Sch&#xfc;tt, A. Shnirman, K. Tikhonov, and M. Titov for fruitful discussions.</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Polini</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Geim</surname>
<given-names>AK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Viscous electron fluids</article-title>. <source>Phys Today</source> (<year>2020</year>) <volume>73</volume>:<fpage>28</fpage>&#x2013;<lpage>34</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/PT.3.4497</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mirlin</surname>
<given-names>AD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmalian</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Hydrodynamic approach to electronic transport in graphene</article-title>. <source>Ann Phys</source> (<year>2017</year>) <volume>529</volume>:<fpage>1700043</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/andp.201700043</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lucas</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fong</surname>
<given-names>KC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Hydrodynamics of electrons in graphene</article-title>. <source>J&#x20;Phys Condens Matter</source> (<year>2018</year>) <volume>30</volume>:<fpage>053001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-648x/aaa274</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Landau</surname>
<given-names>LD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lifshitz</surname>
<given-names>EM</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Fluid mechanics</source>. <publisher-loc>London, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Pergamon Press</publisher-name> (<year>1959</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chaikin</surname>
<given-names>PM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lubensky</surname>
<given-names>TC</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Principles of condensed matter physics</source>. <publisher-loc>Cambridge, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1995</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Foster</surname>
<given-names>MS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aleiner</surname>
<given-names>IL</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Slow imbalance relaxation and thermoelectric transport in graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2009</year>) <volume>79</volume>:<fpage>085415</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.79.085415</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tomadin</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brida</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cerullo</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ferrari</surname>
<given-names>AC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Polini</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonequilibrium dynamics of photoexcited electrons in graphene: collinear scattering, auger processes, and the impact of screening</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2013</year>) <volume>88</volume>:<fpage>035430</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.88.035430</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>M&#xfc;ller</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmalian</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fritz</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Graphene: a nearly perfect fluid</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2009</year>) <volume>103</volume>:<fpage>025301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.103.025301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fritz</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmalian</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xfc;ller</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sachdev</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum critical transport in clean graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2008</year>) <volume>78</volume>:<fpage>085416</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.78.085416</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kashuba</surname>
<given-names>AB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Conductivity of defectless graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2008</year>) <volume>78</volume>:<fpage>085415</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.78.085415</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>M&#xfc;ller</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sachdev</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Collective cyclotron motion of the relativistic plasma in graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2008</year>) <volume>78</volume>:<fpage>115419</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.78.115419</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sch&#xfc;tt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ostrovsky</surname>
<given-names>PM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mirlin</surname>
<given-names>AD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Coulomb interaction in graphene: relaxation rates and transport</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2011</year>) <volume>83</volume>:<fpage>155441</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.83.155441</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Titov</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sch&#xfc;tt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mirlin</surname>
<given-names>AD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Hydrodynamics in graphene: linear-response transport</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2015</year>) <volume>91</volume>:<fpage>035414</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.91.035414</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sch&#xfc;tt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ostrovsky</surname>
<given-names>PM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Titov</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mirlin</surname>
<given-names>AD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Coulomb drag in graphene near the Dirac point</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>110</volume>:<fpage>026601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.110.026601</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Briskot</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sch&#xfc;tt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Titov</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mirlin</surname>
<given-names>AD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Collision-dominated nonlinear hydrodynamics in graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2015</year>) <volume>92</volume>:<fpage>115426</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.92.115426</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Electronic hydrodynamics in graphene</article-title>. <source>Ann Phys</source> (<year>2019a</year>) <volume>411</volume>:<fpage>167979</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aop.2019.167979</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sch&#xfc;tt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Magnetohydrodynamics in graphene: shear and hall viscosities</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2019</year>) <volume>100</volume>:<fpage>035125</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.100.035125</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Optical conductivity in graphene: hydrodynamic regime</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2019b</year>) <volume>100</volume>:<fpage>115434</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.100.115434</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sheehy</surname>
<given-names>DE</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmalian</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum critical scaling in graphene</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2007</year>) <volume>99</volume>:<fpage>226803</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.99.226803</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kozikov</surname>
<given-names>AA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Savchenko</surname>
<given-names>AK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shytov</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Electron-electron interactions in the conductivity of graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2010</year>) <volume>82</volume>:<fpage>075424</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.82.075424</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gallagher</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>C-S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lyu</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tian</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kou</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Quantum-critical conductivity of the Dirac fluid in graphene</article-title>. <source>Science</source> (<year>2019</year>) <volume>364</volume>:<fpage>158</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.aat8687</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lifshitz</surname>
<given-names>EM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pitaevskii</surname>
<given-names>LP</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Physical kinetics</source>. <publisher-loc>London, United&#x20;Kingdom</publisher-loc>: <publisher-name>Pergamon Press</publisher-name> (<year>1981</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zarenia</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Principi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vignale</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Thermal transport in compensated semimetals: effect of electron-electron scattering on Lorenz ratio</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2020</year>) <volume>102</volume>:<fpage>214304</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.102.214304</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alekseev</surname>
<given-names>PS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dmitriev</surname>
<given-names>AP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kachorovskii</surname>
<given-names>VY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sch&#xfc;tt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Magnetoresistance in two-component systems</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2015</year>) <volume>114</volume>:<fpage>156601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.114.156601</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vasileva</surname>
<given-names>GY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smirnov</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ivanov</surname>
<given-names>YL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vasilyev</surname>
<given-names>YB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alekseev</surname>
<given-names>PS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dmitriev</surname>
<given-names>AP</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Linear magnetoresistance in compensated graphene bilayer</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2016</year>) <volume>93</volume>:<fpage>195430</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.93.195430</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alekseev</surname>
<given-names>PS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dmitriev</surname>
<given-names>AP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kachorovskii</surname>
<given-names>VY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sch&#xfc;tt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Magnetoresistance of compensated semimetals in confined geometries</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2017</year>) <volume>95</volume>:<fpage>165410</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.95.165410</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alekseev</surname>
<given-names>PS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dmitriev</surname>
<given-names>AP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kachorovskii</surname>
<given-names>VY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Titov</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonmonotonic magnetoresistance of a two-dimensional viscous electron-hole fluid in a confined geometry</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2018</year>) <volume>97</volume>:<fpage>085109</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.97.085109</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gorbachev</surname>
<given-names>RV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Geim</surname>
<given-names>AK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Katsnelson</surname>
<given-names>MI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Novoselov</surname>
<given-names>KS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tudorovskiy</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Grigorieva</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Strong Coulomb drag and broken symmetry in double-layer graphene</article-title>. <source>Nat Phys</source> (<year>2012</year>) <volume>8</volume>:<fpage>896</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nphys2441</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Titov</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gorbachev</surname>
<given-names>RV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Narozhny</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tudorovskiy</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sch&#xfc;tt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ostrovsky</surname>
<given-names>PM</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Giant magnetodrag in graphene at charge neutrality</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>111</volume>:<fpage>166601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.111.166601</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>H-Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Foster</surname>
<given-names>MS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Transport coefficients of graphene: interplay of impurity scattering, Coulomb interaction, and optical phonons</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2016</year>) <volume>93</volume>:<fpage>195103</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.93.195103</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>H-Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Levchenko</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Negative viscosity and eddy flow of the imbalanced electron-hole liquid in graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2019</year>) <volume>99</volume>:<fpage>045434</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.99.045434</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>JCW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reizer</surname>
<given-names>MY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Levitov</surname>
<given-names>LS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Disorder-assisted electron-phonon scattering and cooling pathways in graphene</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>109</volume>:<fpage>106602</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.109.106602</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Graham</surname>
<given-names>MW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>S-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ralph</surname>
<given-names>DC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Park</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>McEuen</surname>
<given-names>PL</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Photocurrent measurements of supercollision cooling in graphene</article-title>. <source>Nat Phys</source> (<year>2013</year>) <volume>9</volume>:<fpage>103</fpage>&#x2013;<lpage>108</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nphys2493</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Betz</surname>
<given-names>AC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jhang</surname>
<given-names>SH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pallecchi</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ferreira</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>F&#xe8;ve</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Berroir</surname>
<given-names>J-M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Supercollision cooling in undoped graphene</article-title>. <source>Nat Phys</source> (<year>2013</year>) <volume>9</volume>:<fpage>109</fpage>&#x2013;<lpage>112</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nphys2494</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tikhonov</surname>
<given-names>KS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gornyi</surname>
<given-names>IV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kachorovskii</surname>
<given-names>VY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mirlin</surname>
<given-names>AD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Resonant supercollisions and electron-phonon heat transfer in graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2018</year>) <volume>97</volume>:<fpage>085415</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.97.085415</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kong</surname>
<given-names>JF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Levitov</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Halbertal</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeldov</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Resonant electron-lattice cooling in graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2018</year>) <volume>97</volume>:<fpage>245416</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.97.245416</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bistritzer</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>MacDonald</surname>
<given-names>AH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Electronic cooling in graphene</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2009</year>) <volume>102</volume>:<fpage>206410</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.102.206410</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tse</surname>
<given-names>W-K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Das Sarma</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Energy relaxation of hot Dirac fermions in graphene</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2009</year>) <volume>79</volume>:<fpage>235406</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.79.235406</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bandurin</surname>
<given-names>DA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shytov</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Levitov</surname>
<given-names>LS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>RK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Berdyugin</surname>
<given-names>AI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ben Shalom</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Fluidity onset in graphene</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2018</year>) <volume>9</volume>:<fpage>4533</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-018-07004-4</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>