早期宇宙中小尺度发电机对磁场的放大

在本文中，我们表明宇宙在宇宙演化的极早期就已经具有强磁性。我们的计算基于湍流小尺度发电机对早期宇宙中不可避免存在的弱磁场种子场的高效放大。我们确定了辐射主导时期产生湍流的两种机制：速度涨落由原初密度扰动产生，或由电弱尺度或 QCD 尺度上可能的一级相变产生。我们表明小尺度发电机工作所需的所有条件均已满足。因此，这种由原初密度扰动驱动的机制保证了在高达 $\lambda_c\sim0.1$ pc 的尺度上，共动磁场强度为 $B_0\sim10^{-6}\varepsilon^{1/2}$ nG，其中 $\varepsilon$ 为饱和效率。如果早期宇宙存在一级相变，磁场种子场的放大甚至可能更大。在这种情况下，在高达 $\lambda_c\sim100$ pc 的尺度上，当前时刻由该机制产生的共动磁场强度将为 $B_0\sim10^{-3}\varepsilon^{1/2}$ nG。尽管这些场处于小尺度，但它们可能在结构形成中发挥重要作用，并可为大尺度结构空洞中观测到的表观磁场提供解释。