宇宙弦

宇宙弦这一主题为极小尺度与极大尺度的物理学之间架起了桥梁。它们由某些粒子相互作用统一理论所预言。如果它们存在，可能有助于解释当今宇宙中观测到的一些最大尺度结构。它们是“拓扑缺陷”，可能形成于宇宙极早期历史的相变过程中，类似于某些凝聚态物质系统中发现的缺陷——液氦中的涡旋线、第二类超导体中的磁通管或液晶中的向错线。在这篇综述中，我们描述了它们是什么、为什么被假设存在以及它们的宇宙学意义。第1节描述了粒子物理学和宇宙学标准模型的相关背景。第2节回顾了场论中对称性破缺的概念，并展示了如何由简并真空态流形的拓扑结构约束所形成的缺陷。我们还讨论了不同场论中可能出现的不同类型的宇宙弦。第3节专门讨论宇宙弦的动力学，第4节讨论它们与其他场的相互作用。第5节的主题是宇宙弦在早期宇宙中的形成与演化，第6节涉及它们的观测意义。最后，第7节回顾了当前的理论状况。