在自发破缺 U(1) 对称性下的 Q 球

我们研究在自发破缺全球 $U(1)$ 对称性下的 Q 球的演化。Q 球由 $U(1)$ 电荷守恒所稳定，但当对称性被自发破缺时，产生的南北-金石子 (NG) 玻色子可以将电荷从 Q 球带走，可能导致电荷泄漏。为在可控环境中研究此过程，我们考虑一种情形：Q 球首先在未被破缺的 $U(1)$ 对称性下形成，然后再被自发破缺。我们引入两个复标量场：一个负责形成 Q 球，另一个负责自发破缺 $U(1)$ 对称性，从而清晰分离形成与对称性破缺阶段。利用在球对称系统中的数值仿真，我们发现 Q 球的演化对场间相互作用结构和对称性破缺大小极其敏感。根据参数不同，Q 球可以完全衰变、蒸发为更小的稳定 Q 球，或过渡为振荡子/I 球。在特别是当对称性破缺规模较小时，稳定的局部残留物通常会在长时间尺度下存活下来。这些结果表明，尽管自发 $U(1)$ 破缺可能导致 Q 球发生显著能量和电荷损失，但稳定的局部实体（具有减量或无电荷）仍频繁存活下来，可能为宇宙学余弦贡献潜在来源。