論文の概要: Non-equilibrium dynamics of Axion-like particles: the quantum master
equation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.05161v1
- Date: Sat, 10 Dec 2022 00:52:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 19:08:36.483503
- Title: Non-equilibrium dynamics of Axion-like particles: the quantum master
equation
- Title（参考訳）: 軸状粒子の非平衡ダイナミクス:量子マスター方程式
- Authors: Shuyang Cao, Daniel Boyanovsky
- Abstract要約: 熱平衡におけるAxion-like Particle(ALP)の非平衡ダイナミクスと標準モデル自由度を結合した非平衡ダイナミクスについて検討した。
還元密度行列(ALP)に対する量子マスター方程式(QME)は、(ALP)と熱浴とのカップリングの先頭に導かれる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.498089180181365
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study the non-equilibrium dynamics of Axion-like particles (ALP) coupled
to Standard Model degrees of freedom in thermal equilibrium. The Quantum Master
Equation (QME) for the (ALP) reduced density matrix is derived to leading order
in the coupling of the (ALP) to the thermal bath, but to \emph{all} orders of
the bath couplings to degrees of freedom within or beyond the Standard Model
other than the (ALP). The (QME) describes the damped oscillation dynamics of an
initial misaligned (ALP) condensate, thermalization with the bath, decoherence
and entropy production within a unifying framework. The (ALP) energy density
$\mathcal{E}(t)$ features two components: a ``cold'' component from the
misaligned condensate and a ``hot'' component from thermalization with the
bath, with $\mathcal{E}(t)=
\mathcal{E}_{c}\,e^{-\gamma(T)\,t}+\mathcal{E}_{h}(1-e^{-\gamma(T)\,t})$ thus
providing a ``mixed dark matter'' scenario. Relaxation of the (ALP) condensate,
thermalization, decoherence and entropy production occur on similar time
scales. An explicit example with (ALP)-photon coupling, valid post
recombination yields a relaxation rate $\gamma(T)$ with a substantial
enhancement from thermal emission and absorption. A misaligned condensate is
decaying at least since recombination and on the same time scale thermalizing
with the cosmic microwave background (CMB). Possible consequences for
birefringence of the (CMB) and (ALP) contribution to the effective number of
ultrarelativistic species and galaxy formation are discussed.
- Abstract（参考訳）: 熱平衡の標準模型自由度に結合した軸状粒子(alp)の非平衡ダイナミクスについて検討した。
還元密度行列(ALP)に対する量子マスター方程式(QME)は、(ALP)と熱浴とのカップリングの先行順序から導かれるが、(ALP)以外の標準模型の内外自由度に対する浴のカップリングのemph{all}次数に導かれる。
qmeは、初期不整合(alp)凝縮物の減衰振動ダイナミクス、浴による熱分解、デコヒーレンス、エントロピー生成を記述する。
alp) エネルギー密度 $\mathcal{e}(t)$ は、2つの成分を特徴としている: ミスアライメントされた凝縮物からの ``cold'' 成分と、浴との加熱による ``hot'' 成分 $\mathcal{e}(t)= \mathcal{e}_{c}\,e^{-\gamma(t)\,t}+\mathcal{e}_{h}(1-e^{-\gamma(t)\,t})$ ゆえに ``mixed dark matter'' シナリオを提供する。
縮合(ALP)の緩和、熱化、脱コヒーレンス、エントロピー生成は、同様の時間スケールで起こる。
AlP)-光子カップリングの明示的な例では、有効なポスト組換えは、熱放出と吸収の大幅な増強を伴う緩和率$\gamma(T)$をもたらす。
ミスアライメント凝縮物は、再結合から少なくとも崩壊し、同時に宇宙マイクロ波背景(cmb)と共に熱化する。
超相対論的種と銀河形成の有効数に対するcmbとalpの複屈折の影響について考察した。
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