論文の概要: Interacting Dirac fields in an expanding universe: dynamical condensates and particle production

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.06405v2
• Date: Thu, 05 Dec 2024 15:11:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-06 14:36:35.019340
• Title: Interacting Dirac fields in an expanding universe: dynamical condensates and particle production
• Title（参考訳）: 膨張する宇宙における相互作用するディラック場:動的凝縮と粒子生成
• Authors: Carlos Fulgado-Claudio, Pablo Sala, Daniel González-Cuadra, Alejandro Bermudez,
• Abstract要約: この研究は、拡大するフリードマン・ロバートソン・ウォーカー宇宙におけるディラックフェルミオンの自己相互作用場理論に焦点を当てている。 我々は、非自明な凝縮がどのように発生し、さらに重要なことは、そのリアルタイム進化が粒子生成に与える影響について研究する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
• License:
• Abstract: The phenomenon of particle production for quantum field theories in curved spacetimes is crucial to understand the large-scale structure of a universe from an inflationary epoch. In contrast to the free and fixed-background case, the production of particles with strong interactions and back reaction is not completely understood, especially in situations that require going beyond perturbation theory. In this work, we present advances in this direction by focusing on a self-interacting field theory of Dirac fermions in an expanding Friedmann-Robertson-Walker universe. By using a Hamiltonian lattice regularization with continuous conformal time and rescaled fields, this model becomes amenable to either a cold-atom analogue-gravity quantum simulation, or a dynamical variational approach. Leveraging a family of variational fermionic Gaussian states, we investigate how dynamical mass generation and the formation of fermion condensates associated to certain broken symmetries modify some well-known results of the free field theory. In particular, we study how the non-perturbative condensates arise and, more importantly, how their real-time evolution has an impact on particle production. Depending on the Hubble expansion rate, we find an interesting interplay of interactions and particle production, including a non-trivial back reaction on the condensates and a parity-breaking spectrum of produced particles.
• Abstract（参考訳）: 曲がった時空における量子場理論の粒子生成の現象は、インフレーションのエポックから宇宙の大規模構造を理解するために重要である。 自由で固定的なバックグラウンドの場合とは対照的に、強い相互作用と後方反応を持つ粒子の生成は、特に摂動論を超えた状況において完全には理解されていない。 本研究では、拡大するフリードマン・ロバートソン・ヴァルカー宇宙におけるディラックフェルミオンの自己相互作用場理論に焦点をあてることで、この方向の進歩を示す。 連続共形時間と再スケールフィールドを持つハミルトン格子正規化を用いることで、このモデルはコールド原子アナログ重力量子シミュレーションまたは動的変分法のいずれかに対応できる。 変分フェルミオンガウス状態の族を利用して、ある破壊対称性に関連するフェルミオン凝縮の生成と動的質量の生成が、自由場理論のよく知られた結果をどのように修正するかを考察する。 特に、非摂動凝縮がどのようにして起こるのか、さらに重要なことは、そのリアルタイム進化が粒子の生成にどのように影響するかである。 ハッブル膨張速度に依存すると、凝縮体に対する非自明なバック反応や生成粒子のパリティ破れスペクトルを含む相互作用と粒子生成の興味深い相互作用が見つかる。

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