阿贝尔-希格斯弦网络中源于规范与标量辐射的标度行为

我们利用多达 $4096^3$ 网格点的大规模数值模拟数据，研究阿贝尔-希格斯模型中的宇宙弦网络。我们观察到网络在很宽尺度范围内的标度或自相似性，并估计了视界长度单位下平均弦间距 $\dot{\xi}$ 以及连续统和大时间极限下平均平方弦速度 $\bar v^2$ 的渐近值。标度之所以出现，是因为弦将能量耗散为阿贝尔-希格斯模型的标量和规范场的经典辐射。我们用一个无量纲辐射效率参数来量化能量损失，并表明它不随网格间距或弦间距显著变化。这意味着标度行为背后的辐射能量损失并非网格伪影，并证明了将测得的网络属性外推至大时间以计算宇宙学扰动是合理的。我们还表明，核增长方法（随时间增加缺陷核宽度以扩展模拟动态范围）不会引入显著的系统误差。我们将 $\dot{\xi}$ 和 $\bar v^2$ 与使用 Nambu-Goto 近似的模拟中测得的值进行比较，发现后者将平均弦间距低估了约 25%，并将 $\bar v^2$ 高估了约 10%。弦间距的标度意味着在场的模拟中，弦环在哈勃时间内通过发射有质量辐射而衰变，这与忽略此能量损失机制的 Nambu-Goto 情景相反。仅存活一个哈勃时间的弦环发出的引力辐射远少于 Nambu-Goto 情景，因此对其张力的引力波约束也弱得多。