宇宙弦环网络的演化

我们建立并分析了一个模型，用于描述初始仅包含环且无无限弦的宇宙弦网络的非平衡演化。由于这种特定的初始条件，我们的分析方法与现有方法显著不同。我们用分布函数 n(l,t) dl 来描述网络的平均性质，即在时间 t 时物理长度在 l 到 l+dl 之间的单位体积内的环的平均数量。然后估计改变环长度的动力学过程，并推导出一个称为“速率方程”的方程 (dn/dt)。在一个非膨胀宇宙中，环应达到由弦统计力学预测的平衡分布。速率方程的分析给出了与预期一致的结果。然后我们在膨胀宇宙中研究速率方程，并建议演化环网络可能存在三种不同的最终状态，每种状态都可能在某些初始条件下实现。如果辐射时代环的初始能量密度很低，那么环会迅速消失。对于初始能量密度较大，我们预期要么形成无限弦，要么环在辐射时代趋向于标度解，然后在物质时代迅速消失。这种情况可能与近期强调标准宇宙弦情景结构形成问题的研究工作相关。