[论文解读] 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 2

一句话总结

本文通过格点场论模拟，研究了在冷电弱相变期间长程原初磁场的生成。结果表明，磁性弦通过电弱瞬子类构型相关的磁偶极子对齐而形成，同时分析了tachyonic预加热后光子热化与标量场湍流现象。

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

研究动机与目标

• 理解在冷电弱相变期间长程宇宙磁场的起源。
• 研究泡碰撞在早期宇宙中生成相干磁结构的作用。
• 探索tachyonic预加热后光子热化与标量场湍流的动力学。
• 考察磁性弦作为sphaleron类构型中偶极子对齐结果的出现机制。

提出的方法

• 采用非微扰格点场论技术模拟电弱相变过程。
• 通过标量场与U(1)规范场的耦合模型来捕捉电弱动力学。
• 模拟泡成核与碰撞过程，以研究相变后的场构型。
• 追踪规范场与标量场的演化，以识别磁性弦的形成。
• 分析泡碰撞期间与sphaleron类构型相关的磁偶极子对齐行为。
• 通过场关联函数的时间演化监测光子热化与标量场湍流。

实验结果

研究问题

• RQ1 在冷电弱相变中，磁场所如何在泡碰撞期间产生？
• RQ2 后相变阶段观测到的磁性弦的起源是什么？
• RQ3 sphaleron类构型在磁偶极子对齐中贡献多大程度？
• RQ4 在此设置中，tachyonic预加热后光子热化速度如何？
• RQ5 预加热后标量场动力学与湍流的性质是什么？

主要发现

• 磁场所呈现的形式为延伸的磁性弦。
• 这些磁性弦源于与电弱sphaleron类构型相关的磁偶极子的集体对齐。
• 磁性弦的形成是相变期间拓扑场构型的直接结果。
• 光子在预加热后的早期阶段即实现热化，表明规范自由度迅速达到平衡。
• tachyonic预加热后标量场表现出湍流行为，表明存在强烈的非平衡动力学。
• 格点模拟证实了磁结构在宇宙尺度上的稳定性和相干性。