引力诱导粒子产生：热力学与动理学理论

在膨胀的 Friedmann-Robertson-Walker (FRW) 几何背景下，提出了一种针对引力诱导粒子产生这一不可逆热力学过程的相对论性动理学描述。我们表明，被称为由宇宙时变引力场引发的“绝热”粒子产生的协变热力学处理，具有与其一致的动理学对应物。分布函数的变化与一个非碰撞动理学项相关联，该项具有量子引力起源，且正比于比率 $\Gamma/H$，其中 $\Gamma$ 为引力粒子产生率，H 为哈勃参数。当 $\Gamma << H$ 时，该过程可忽略不计；且正如预期，在无引力存在时（无论 $\Gamma$ 取何值）该过程亦消失。所得的非平衡分布函数具有与平衡态相同的功能形式，但其演化律经粒子产生过程修正。宏观温度演化律也针对有质量和无质量粒子进行了动理学推导。本方法通过在天体背景中纳入反作用效应，指向了精确（半经典）量子引力动理学处理的可能性。