論文の概要: On the origin of entropy of gravitationally produced dark matter: the
entanglement entropy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.09196v2
- Date: Mon, 28 Sep 2020 18:21:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-09 04:53:40.511283
- Title: On the origin of entropy of gravitationally produced dark matter: the
entanglement entropy
- Title（参考訳）: 重力生成暗黒物質のエントロピーの起源--エントロピーのエントロピーについて
- Authors: Mudit Rai, Daniel Boyanovsky
- Abstract要約: ダークマター粒子の重力生成におけるエントロピーの出現について検討した。
超軽いスカラーダークマターの場合、分布関数は低運動量でピークとなる。
フェルミオン性ダークマターでは、特定のエントロピーは熱種の典型的な$mathcalO(1)$である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study the emergence of entropy in gravitational production of dark matter
particles, ultra light scalars minimally coupled to gravity and heavier
fermions, from inflation to radiation domination (RD). Initial conditions
correspond to dark matter fields in their Bunch-Davies vacua during inflation.
The "out" states are correlated particle-antiparticle pairs, and the
distribution function is found in both cases. In the adiabatic regime the
density matrix features rapid decoherence by dephasing from interference
effects in the basis of "out" particle states, effectively reducing it to a
diagonal form with a concomitant von Neumann entropy. We show that it is
exactly the entanglement entropy obtained by tracing over one member of the
correlated pairs. Remarkably, for both statistics the entanglement entropy is
similar to the quantum kinetic entropy in terms of the distribution function
with noteworthy differences stemming from pair correlations. The entropy and
the kinetic fluid form of the energy momentum tensor all originate from
decoherence of the density matrix. For ultra light scalar dark matter, the
distribution function peaks at low momentum $\propto 1/k^3$ and the specific
entropy is $\ll 1$. This is a hallmark of a \emph{condensed phase} but with
vanishing field expectation value. For fermionic dark matter the distribution
function is nearly thermal and the specific entropy is $\mathcal{O}(1)$ typical
of a thermal species. We argue that the functional form of the entanglement
entropy is quite general and applies to alternative production mechanisms such
as parametric amplification during reheating.
- Abstract（参考訳）: ダークマター粒子の重力生成におけるエントロピーの出現について検討し, 重力および重いフェルミオンに最小結合した超光スカラー, インフレーションから放射ドーミネーション(rd)までについて検討した。
初期条件は、インフレーション中のバンチデイビス・ヴァクチュアのダークマター場に対応する。
アウト」状態は粒子-粒子対の相関関係にあり、分布関数はどちらの場合でも見られる。
断熱的な状態においては、密度行列は「外」粒子状態に基づく干渉効果から脱落し、フォン・ノイマンのエントロピーとの対角線に効果的に還元することで急速にデコヒーレンスを特徴付ける。
相関ペアの1つの部材をトレースすることで得られる絡み合いエントロピーを正確に示す。
両方の統計学において、絡み合いのエントロピーは、ペア相関から生じる注目すべき差を持つ分布関数の点において、量子論的エントロピーと似ている。
エネルギー運動量テンソルのエントロピーと運動流体形態は、すべて密度行列のデコヒーレンスに由来する。
超軽いスカラーダークマターの場合、分布関数は低運動量$\propto 1/k^3$でピークし、特定のエントロピーは$\ll 1$である。
これは \emph{condensed phase} のホールマークであるが、フィールド期待値が消える。
フェルミオンダークマターの場合、分布関数はほぼ熱であり、特定のエントロピーは熱種の典型的な$\mathcal{O}(1)$である。
エンタングルメントエントロピーの関数形式は非常に一般的であり、再加熱時のパラメトリック増幅などの代替生産機構に適用できる。
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