基于自适应网格细化的宇宙格 simulations 中的弦子模型质量预测

量子色动力学 (QCD) 弦子作为被动力学失衡的阿贝 Peccei-Quinn (PQ) 对称性的伪金石模式。若 PQ 对称性破缺尺度发生在气体学再热温度之下且域壁数为 1，则存在唯一的弦子质量可给出观察到的暗物质 (DM) 丰度。由于该质量预测指导实验室实验，计算此质量已是数十年来致力于数值模拟的课题。弦子在 PQ 对称性破缺温度以下发展，随着弦网络演化其会发射弦子，后者又成为暗物质。弦子发射的辐射谱指数是弦子质量预测的关键要素。本文利用自适应网格细化技术，对最精确、最准确的大尺度模拟完成了该指数的计算，以实现此前需要 262,144$^3$ 网格点静态网格才能实现的精度。我们发现弦子辐射谱为尺度不变的，精度达到 1%。考虑到量子色动力学相变前弦子的生产，导致我们预测弦子质量应约为 $m_a\in(45,65)$ $\mu \mathrm{eV}$。然而，我们提供了关于弦子-域壁网络在量子色动力学相变期间坍缩产生更多弦子的初步证据，可能将质量预测提升至最高可达 300 $\mu$eV。