纯 Yang-Mills 等离子体的微扰再加热与热化

我们详细研究了在再加热的前热阶段，由暴胀子微扰衰变注入的高能粒子的热化过程。一般而言，热化在低温等离子体中需要相对较长的时间；因此，即使是标准模型 (SM) 扇区的再加热，瞬时热化近似也是不合理的。我们将纯 Yang-Mills (YM) 理论作为 SM 扇区或可能的暗扇区的近似，同时考虑了有限温度等离子体中的量子干涉效应，即 Landau-Pomeranchuk-Migdal 效应。我们进行了首次数值计算以求解系统的时间演化，包括宇宙膨胀引起的红移，并展示了最大温度附近的温度演化细节以及后期准吸引子的行为。最大温度 $T_\text{max}$ 和时间尺度 $t_\text{max}$ 被定量确定，例如在类 SM 系统中，$T_\text{max} \simeq 0.05 \times (\Gamma_I M_\text{Pl}^2/m_I^3)^{2/5} m_I$ 且 $t_\text{max} \simeq 2 \times 10^3 \times (\Gamma_I M_\text{Pl}^2/m_I^3)^{-3/5} m_I^{-1}$，其中 $m_I$ 和 $\Gamma_I$ 分别是暴胀子的质量和衰变率。我们还为一般的 $N$ 值和耦合常数 $\alpha$ 提供了纯 $\operatorname*{SU}(N)$ 和 $\operatorname*{SO}(N)$ YM 理论的类似公式，包括 $T_\text{max} \propto \alpha^{4/5}$ 和 $t_\text{max} \propto N^{-2} \alpha^{-16/5}$ 的行为及其数值系数。热化发生在有限的时间尺度内，导致暴胀后宇宙的最大温度低于瞬时热化近似下的结果。