[論文レビュー] Primordial magnetic fields at preheating

Andrés Díaz-Gil, J. García-Bellido+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2007

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、格子場理論シミュレーションを用いて、冷たい電弱相転移の間に発生する長距離スケールの初期宇宙磁場を調査している。磁場のストリング構造が、気泡の衝突に伴う電弱スカラーダイポールに類似した配置によって形成されることを示しており、また、タキオン的プリヒーティング後の光子の熱化およびスカラー場の乱流についても分析している。

ABSTRACT

Using lattice techniques we investigate the generation of long range cosmological magnetic fields during a cold electroweak transition. We will show how magnetic fields arise, during bubble collisions, in the form of magnetic strings. We conjecture that these magnetic strings originate from the alignment of magnetic dipoles associated with EW sphaleron-like configurations. We also discuss the early thermalisation of photons and the turbulent behaviour of the scalar fields after tachyonic preheating. The XXV International Symposium on Lattice Field Theory

研究の動機と目的

• 冷たい電弱相転移の間に発生する長距離スケールの宇宙論的磁場の起源を理解すること。
• 気泡の衝突が初期宇宙における整合性のある磁場構造を生成する役割を調査すること。
• タキオン的プリヒーティングに続く光子の熱化およびスカラー場の乱流のダイナミクスを調査すること。
• スカラーダイポールの整列によって生じる磁場ストリングの出現を検討すること。

提案手法

• 非摂動的格子場理論技術を用いて電弱相転移をシミュレートすること。
• 電弱ダイナミクスを捉えるために、スカラー場をU(1)ゲージ場と結合させたモデルを構築すること。
• 相転移後の場の配置を研究するために、気泡の核生成および衝突プロセスをシミュレートすること。
• ゲージ場およびスカラー場の時間発展を追跡し、磁場ストリングの形成を特定すること。
• 気泡の衝突中にスカラーダイポールに付随する磁場ダイポールの整列を分析すること。
• 場相関関数の時間発展を通じて、光子の熱化およびスカラー場の乱流をモニタリングすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 冷たい電弱転移における気泡衝突の過程で、磁場はどのように発生するのか？
• RQ2 相転移後の段階で観測された磁場ストリングの起源は何か？
• RQ3 スカラーダイポールに類似した配置が、磁場ダイポールの整列にどの程度寄与しているのか？
• RQ4 この設定において、タキオン的プリヒーティング後に光子はどの程度の速さで熱化するのか？
• RQ5 プリヒーティングに続くスカラー場のダイナミクスおよび乱流の性質は何か？

主な発見

• 磁場は、気泡の衝突に伴い、延長された磁場ストリングの形で発生する。
• これらの磁場ストリングは、電弱スカラーダイポールに類似した配置に付随する磁場ダイポールの集団的整列によって生じる。
• 磁場ストリングの形成は、相転移中のトポロジカル場配置の直接的結果である。
• 光子はプリヒーティング後の初期段階で熱化しており、ゲージ自由度の迅速な均衡化を示している。
• タキオン的プリヒーティング後にスカラー場は乱流的挙動を示しており、強い非平衡ダイナミクスを示唆している。
• 格子シミュレーションにより、宇宙論的スケールで安定的かつ整合性のある磁場構造が確認された。