零总手性下的手性磁流体力学

我们在零初始总手性的手性磁流体力学框架下,研究耦合手性费米子不对称性的磁场演化。初始磁场具有在某个特征尺度处峰化的湍流谱,且完全螺旋并具正螺旋度。初始手性化学势空间均匀且为负。我们考虑两种相反情形:手性等离子体不稳定性(CPI)的长度尺度与湍流特征尺度之比小于和大于1。这些初始条件可能在诸如某些类型的轴子暴胀等宇宙学模型中实现。磁场与手性化学势以逆级联方式演化,使得磁螺旋度与手性在任何时刻相互抵消。发现CPI时间尺度主要决定磁螺旋度谱在高波数处取负值的时间。另一方面,携能涡流的翻转时间决定谱峰开始通过逆级联向更小波数移动的时间。螺旋度衰减的起始由手性磁效应在初始磁能谱峰处变得高效的时间决定。当自旋翻转重要时,手性化学势消失且磁螺旋度变为常量,这导致关联长度更快增长,正如磁螺旋度守恒所预期。当初始总手性不平衡时也会发生这种情况。我们的发现对轴子暴胀后的重子生成具有重要启示。