宇宙学中畴壁的量子衰变 I:瞬子方法

本文研究闭合宇宙中一个大的闭合畴壁的衰变。此类壁可在存在破缺的离散对称性时形成。我们引入此类壁的一种新颖量子衰变过程,其中真空在宇宙的一半中从一种离散态涨落到另一种离散态,从而该壁衰变为纯场能。等价地,该涨落可被视为零尺寸第二畴壁的成核,随后其通过量子隧穿生长并与第一壁碰撞,使两者湮灭。此量子隧穿的势垒因子通过猜测并验证双壁系统的欧氏瞬子来计算。我们还通过涉及大于哈勃半径的闭合畴壁的“出芽”过程,讨论早期宇宙中闭合拓扑球面畴壁的经典起源与演化。本文是此主题系列的第一篇。