[論文レビュー] Towards a Solution of the Cosmological Domain Walls Problem

Zygmunt Lalak|ArXiv.org|Feb 23, 1997

Advanced Mathematical Theories and Applications被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、偏りのある宇宙論的相転移が、固有の不安定性により指数関数的に速く崩壊するコンパクトで有限なドメインウォールネットワークを生成すると提案している。これは、宇宙論的ドメインウォール問題に対する解決策を提供する。著者らは、対称的な初期条件でも背景ゆらぎのため不安定化が生じることを示しており、ウォールの寿命はポテンシャルパラメータに依存することを示している。これは、ウォールの寿命がポテンシャルに依存しないという標準的仮定に挑戦する。

ABSTRACT

We show that all kinds of biasing of cosmological phase transitions produce qualitatively new type of domain wall networks. The biased networks consist of compact, finite size, bag-like wall structures and exhibit a generic instability. The surface of biased networks disappears exponentially fast after a limited period of scaling. We argue that fluctuations of the background make the network unstable even in the case of the ``symmetric on the average'' initial distribution. We observe that the variation in parameters of the potential, like its hight, can influence the lifetime of the wall network, contrary to the standard beliefs.

研究の動機と目的

• 安定なドメインウォールが宇宙を過剰に閉じるという宇宙論的ドメインウォール問題に対処すること。
• 相転移の偏りがドメインウォールネットワークのダイナミクスに与える影響を調査すること。
• コンパクトで有限なサイズのウォール構造が、長期的な宇宙論的影響を回避できるかどうかを検討すること。
• 背景ゆらぎが、もともとは対称的なウォールネットワークの安定性に与える影響を検討すること。
• ウォール寿命がポテンシャルパラメータに依存しないという一般的な信念を、反証すること。

提案手法

• スカラー・ポテンシャルにおける明示的な偏りを含めた宇宙論的相転移のモデル化。
• 場の理論的手法を用いて、偏りのある条件下でのドメインウォールネットワークの形成をシミュレートすること。
• スケーリングダイナミクスと表面エネルギー損失を通じて、ネットワークの進化を分析すること。
• ウォール表面積の指数関数的減少を、主要な不安定化メカニズムとして同定すること。
• 対称的な初期分布下での安定性を評価するために、ゆらぎ解析を用いること。
• 高さなどのポテンシャルパラメータを変化させ、ウォールネットワークの寿命に与える影響を調査すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 偏りのある相転移は、無限大のネットワークではなく、コンパクトで有限なサイズのドメインウォール構造を生成できるか？
• RQ2 偏りのあるドメインウォールネットワークの動的運命は何か—崩壊するのか、もしそうならどれほど速く崩壊するのか？
• RQ3 初期条件が平均的に対称であっても、背景ゆらぎがドメインウォールネットワークの安定性にどのように影響するか？
• RQ4 ドメインウォールネットワークの寿命が、スカラー・ポテンシャルのパラメータにどれほど依存するか？
• RQ5 偏りの効果によって、ポテンシャルに依存しないウォール寿命という標準的仮定が覆される可能性はあるか？

主な発見

• 偏りのある相転移は、無限大のネットワークではなく、袋状のコンパクトなドメインウォール構造を生成する。
• 偏りのあるドメインウォールネットワークの表面積は、時間とともに指数関数的に減少し、急速に消滅する。
• 対称的な初期条件であっても、背景ゆらぎが不安定化を引き起こし、ネットワークの崩壊を促進する。
• ドメインウォールネットワークの寿命は、ポテンシャルの高さの変化に敏感であり、標準的信念とは対照的に、独立性を欠いている。
• 不安定化メカニズムは一般性があり、初期条件の微調整を必要としない。
• 結果は、自然なネットワーク崩壊を通じて、宇宙論的ドメインウォール問題に対する実現可能な解決策を示唆している。