真空极化与膨胀时期的光子质量

我们对一种通过于膨胀期间使长波长光子变质的机制进行了教学性综述。我们的论述从关于称为膨胀的指数级快速扩张时期的讨论开始。接着我们描述了当宇宙不再扩张时，带电粒子场的量子涨落会使即使是空白空间也表现出类似介质的极化行为。这就是常规观察到的真空极化现象。我们展示了在膨胀期间，低质量标量场的量子涨落被放大。若该场带电，真空极化效应将增强到足以使长波长光子获得质量。我们的结果显示，Proca 质子光子电动力学的质子光子质量可通过对膨胀期间的标量量子电动力学应用哈特里近似来获得。由于原始膨胀阶段在宇宙仅为极小数秒时就结束了，因此今天未测得巨大的光子质量。然而，来自大光子质量时代留下的零点能量可能以极弱但尺度为宇宙的磁场持续存在于后膨胀宇宙中。人们认为，这些微弱的种子场经由涡旋机制被放大，以产生银河系和星系团中观察到的微高斯磁场。