熔化畴壁及其引力波的数值分析

我们研究了在 $Z_2$ 对称性被一个随宇宙温度成比例下降的标量期望值自发破缺的场论中出现的畴壁（DWs）。这种熔化畴壁的能量密度红移得足够快，以至于不会使宇宙过闭合。我们首次利用格点模拟对熔化畴壁的演化及其产生的引力波（GWs）进行了数值研究。我们表明，在辐射主导时期，闭合熔化畴壁的形成效率远高于恒定张力畴壁的情形。这表明，类似于宇宙弦的情况，这可能是达到标度机制的主要机制。然而，熔化畴壁的标度行为仅在初始标量场涨落不是非常大的情况下才被观察到。否则，模拟揭示了标度律的违反，这可能源于非物理原因。熔化畴壁发射的引力波谱也与恒定张力畴壁的谱有显著不同。无论系统是否已达到标度，数值研究都揭示了一个引力波谱，其在红外波段由谱指数 $n \approx 1.6$ 描述，随后是因果律尾部。我们将此值与我们在先前研究中预测的 $n=2$ 之间的差异归因于畴壁网络的有限寿命。值得注意的是，更新后的指数仍与脉冲星计时阵列的最新发现高度一致，这证实了熔化畴壁可能是观测到的（引力波）信号的来源。我们还指出，在辐射主导宇宙中熔化畴壁演化的结果适用于平坦时空中恒定张力畴壁的演化。