暴胀期间施温格效应的动力学方法研究

利用动力学方法，我们研究了暴胀期间由施温格效应引起的带电粒子动力学对电场演化的影响。作为电场生成的简单模型，我们考虑电磁场通过项 $f^{2}(\phi)F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}$ 与暴胀场发生动力学耦合，其中采用 Ratra 耦合函数 $f=\exp(\beta\phi/M_{p})$。在玻尔兹曼动力学方程中通过施温格源项计入带电粒子的产生。产生的粒子由于碰撞而热化，我们使用自洽弛豫时间近似中的碰撞积分对此进行建模。我们发现，所产生粒子的电流表现出非马尔可夫特性，无法用简单的欧姆定律关系 $j\propto E$ 来描述。相反，电流与电场均为随时间振荡的函数，其振幅递减，且由于带电载流子的弹道运动而存在相位差。我们的定性结果通过流体力学方法进行了检验。推导出带电粒子的数密度、电流密度和能量密度的封闭方程组并确定其解，我们发现其与动力学方法所得结果吻合良好。