Baryon Asymmetry of the Universe without Boltzmann or Kadanoff-Baym
我们提出了一种形式主义,允许从统计物理和量子场论的第一原理计算宇宙的重子不对称性,适用于某些类型的超越标准模型的物理(如中微子最小标准模型- $ν$ MSM),不需要玻尔兹曼或Kadanoff-Baym方程的解决方案。如果一个标准模型粒子的热浴与一个新的失去平衡的扇区(在$ν$ MSM情况下是无菌中微子)的耦合非常弱,那么这种形式就成立。允许在没有动力学方程的情况下进行计算的关键点是,在相关的宇宙学时期产生的无菌中微子的数量仍然很小。在这种情况下,可以微扰地展开冯·诺依曼方程的形式解,并得到用非平衡态怀特曼函数表示的轻子不对称性的主公式。主公式巧妙地分离CP违反有限温度关联函数的贡献,并满足所有三个萨哈罗夫条件。这些关联函数,然后可以进行微扰评估,微扰扩展的有效性取决于所考虑的模型的参数。在这里,我们选择一个玩具模型(只包含两个活跃的和两个不育的中微子)来说明使用的形式主义,但它可以适用于其他模型。
2010-12-06 hep-ph
Kadanoff-Baym Approach to Flavour Mixing and Oscillations in Resonant Leptogenesis
我们描述了一个loopwise微扰截断计划的量子输运方程的Kadanoff-Baym形式主义,这并不需要使用所谓的Kadanoff-Baym或准粒子ansaetze的穿着传播。这种截断方案被用来研究共振轻子生成(RL)的背景下的味道效应,明确表明,在弱共振制度,存在两个不同的和相关的味道效应的重中微子部门:(i)共振混合和(ii)不同的重中微子味道之间的振荡。此外,我们说明,Kadanoff-Baym和准粒子ansaetze,而适当的味道单线穿着带电轻子和希格斯传播的RL方案,不应该被应用到穿着重中微子传播。使用这些近似为后者示出捕捉只有风味振荡,而丢弃的单独的风味混合的现象。
2014-12-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Exact Conservation Laws of the Gradient Expanded Kadanoff-Baym Equations
结果表明,Kadanoff-Baym方程在一致的一阶梯度近似下揭示了精确的,而不是近似的守恒律与系统的整体对称性。守恒流和能量动量张量在局域近似下与相应的Noether量一致。这些确切的保守性是有效的,提供了一个Phi-可导出的近似用于描述系统,并在碰撞项中可能的记忆效应也一致地评估到一阶梯度。
2001-02-19 cond-mat.stat-mech hep-ph nucl-th
Bubble wall velocity from Kadanoff-Baym equations: fluid dynamics and microscopic interactions
Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);University of Massachusetts Amherst(马萨诸塞大学阿默斯特分校);California Institute of Technology(加州理工学院)
基于非局域Kadanoff-Baym方程,建立确定一阶宇宙学相变中泡泡壁速度的第一性原理框架,同时纳入宏观流体动力学和微观相互作用,并应用于标量场理论中的2→2散射过程,得到与洛伦兹因子γ_w线性相关的新摩擦力。
2026-06-01 hep-ph hep-th
Kadanoff-Baym approach to the thermal resonant leptogenesis
利用非平衡格林函数方法(Kadanoff-Baym方程),研究了膨胀宇宙中右手中微子具有几乎简并质量$|M_i^2-M_j^2| \ll M_i^2$时轻子数不对称性的演化.得到了与RH中微子$N_i$衰变有关的共振增强的$CP$破坏参数$\varepsilon_i$.它与具有调节剂$R_{ij}=M_i Γ_i+M_j Γ_j$的增强因子$(M_i^2-M_j^2) M_i Γ_j/ ((M_i^2-M_j^2)^2 +R_{ij}^2)$成比例。这一结果与Garny等人的结果一致,在一个恒定的背景下,具有一个不平衡的初始状态。我们讨论了这样一个调节器的起源,以及为什么它不像$R_{ij}=M_i Γ_i-M_j Γ_j$。
2014-01-17 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Comparison of Boltzmann Equations with Quantum Dynamics for Scalar Fields
玻尔兹曼方程常被用来研究粒子反应网络的热演化。最突出的例子是宇宙重子不对称性的计算和相对论性重离子碰撞后夸克-胶子等离子体的演化。然而,玻尔兹曼方程只是量子热化过程的经典近似,而量子热化过程是由所谓的Kadanoff-Baym方程描述的。这就提出了一个问题,玻尔兹曼方程作为完整的卡丹诺夫-贝姆方程的近似值有多可靠。因此,本文在3+1时空维度的纯量Phi ^4量子场论框架下对卡达诺夫-贝姆方程和玻尔兹曼方程进行了详细比较。得到的数值解揭示了两种类型的方程预测的结果显着的差异。除了数量上的差异外,在质量上,Kadanoff-Baym方程所尊重的普遍性在玻尔兹曼方程中受到严重限制。此外,Kadanoff-Baym方程强烈地分离了动力学平衡和化学平衡之间的时间尺度。玻尔兹曼方程不存在这种时间尺度的分离。
2006-06-07 hep-ph nucl-th
Quantum corrections to Boltzmann equations
在非平衡场论中,由于红外收缩奇点的存在,需要重新计算,这可以用Kadanoff-Baym方程来实现。考虑到朗道处方正确,Kadanoff-Baym方程减少玻尔兹曼方程只有在有限的运动范围内,在其他情况下,一个新的方程(前约束方程)被认为是。在弛豫时间近似下,这个新方程导致了多粒子阈值的移动和拖尾。
2003-01-20 hep-ph
Open Quantum Systems with Kadanoff-Baym Equations
本文研究了玻色子热浴中一维方势阱内费米子的时间演化,通过构建非平衡 Kadanoff-Baym 方程并数值求解,揭示了系统粒子的热化、密度矩阵退相干及谱性质。
2024-03-21 hep-ph nucl-th quant-ph
Stochastic interpretation of Kadanoff-Baym equations and their relation to Langevin processes
在这个更多的教学研究中,我们要阐明随机方面固有的(非)平衡实时格林函数描述(或“封闭的时间路径格林函数”- CTPGF)的传输方程,所谓的“Kadanoff-Baym方程”。作为一个玩具模型,我们将一个自由标量玻色子量子场耦合到一个给定温度T的热浴中。它将详细地表明,新兴的输运方程必须被理解为集合平均的随机方程的朗之万型。这对应于Feynman和Vernon的影响函数方法和CTP技术的等价性。然而,前者给出了一个更直观的物理图像。特别是(量子)噪声的物理作用和其相关内核的Kadanoff-Baym方程的连接将被讨论。由涨落耗散定理相关的噪声和耗散的固有存在保证了模式或粒子在长时间限制中平均变得热填充。对于动量远小于温度的长波模,出射波方程的行为几乎与经典的一样。另一方面,动力学输运描述可以在半经典粒子制度。包括波动在内,它的形式类似于现象学的玻尔兹曼-朗之万描述。然而,我们将指出与玻尔兹曼-朗之万方案相比的一些严重的差异.作为进一步的副产品,我们还注意到如何发生所谓的收缩奇点是规避了一个明确的物理必要性的阻尼内的单粒子传播。
1998-02-12 cond-mat.stat-mech hep-ph nucl-th
Self-consistent Approach to Off-Shell Transport
本文讨论了梯度展开的Kadanoff-Baym方程的两种形式,即Kadanoff-Baym方程和Botermans-Malfliet方程的性质,它们适合于描述宽谱宽的粒子和共振的输运动力学,讨论了守恒律、动力学熵的定义和数值实现的可能性。最近的结果在Kadanoff-Baym形式的量子动力学的电荷和能量动量的精确守恒的基础上本地耦合方案扩展到两个相关的情况下,在许多应用。这些涉及通过有限程势的相互作用,并且在核物理和强子物理中相关,例如对于π介子-核子相互作用,导数耦合的情况。
2003-03-11 hep-ph nucl-th
The effect of memory on relaxation in a scalar field theory
本文从$ϕ^4$理论中的Kadanoff-Baym方程出发,在三圈水平上,导出了一个含有记忆效应的非马尔可夫碰撞项的两粒子不可约作用量的动力学方程.通过推广的Kadanoff-Baym方法将记忆效应引入到动力学方程中,在考虑和不考虑记忆效应的动力学方程的基础上,研究了记忆效应对3+1维和空间均匀情况下零动量单粒子激发衰变的影响.数值结果表明,虽然零模的时间演化是完全不受记忆效应,由于分离的尺度在弱耦合制度,这种效果首先导致更快的松弛比没有它的情况下,然后缓慢的松弛作为耦合常数增加。
2004-01-09 hep-ph
NON-EQUILIBRIUM DESCRIPTION OF BREMSSTRAHLUNG IN DENSE MATTER (Landau - Pomeranchuk - Migdal Effect)
本文用经典输运模型和非平衡量子场论(Schwinger-Kadanoff-Baym-Keldysh)公式讨论了源韧致辐射的软行为。
1995-03-03 hep-ph
Leptogenesis from first principles in the resonant regime
具有准简并质量谱的重Majorana中微子的非平衡衰变产生的轻子不对称性被共振增强。在这项工作中,我们研究这种情况下的第一原则的方法。量子场论的处理是适用于质量分裂的顺序的宽度的马约拉纳中微子,其中的增强是最大的。本文用Kadanoff-Baym方程的形式解析解描述了混合Majorana中微子场的非平衡演化,该解析解是在忽略反反应的情况下得到的。基于这个解决方案,我们推导出近似的解析表达式所产生的不对称性,并比较它们的玻尔兹曼结果。我们发现,从Kadanoff-Baym方法得到的共振增强是较小的玻尔兹曼方法相比,由于额外的贡献,描述相干之间的过渡的马约拉纳中微子物种。我们还讨论了修正的质量和宽度的简并对Majorana中微子是相关的非常小的质量分裂,并比较轻子不对称性的近似解析结果与数值结果。
2011-12-29 hep-ph
Entropy Production in Gluodynamics in temporal axial gauge in 2+1 dimensions
在经典场为零的极限下讨论了非阿贝尔规范理论中的熵产生。基于时间轴规范中的首阶自能Kadanoff-Baym方程,引入了动力学熵,并证明了在给定的自能下,动力学熵是增加的。本文对2+1维非阿贝尔规范理论的Kadanoff-Baym方程进行了数值模拟。从动量空间中的各向异性分布开始,松弛到各向同性分布,并且如从H定理的证明所预期的那样,由于大量横向偏振模式的离壳散射而产生熵。
2011-02-16 hep-ph nucl-th
Systematic approach to leptogenesis in nonequilibrium QFT: self-energy contribution to the CP-violating parameter
在通过轻生的重子生成方案中,自能对CP破坏参数的贡献起着非常重要的作用。在这里,我们计算它在一个简单的玩具模型leptogenesis使用Schwinger-Keldysh/Kadanoff-Baym形式主义作为出发点。我们表明,形式主义是免费的典型的玻尔兹曼方法的双重计数问题。在玩具模型中,介质效应增加了CP破坏参数。与早先在热场论框架内得到的结果相反,介质修正在粒子数密度中是线性的。在共振制度量子校正导致修改后的CP违反参数和衰减宽度的表达式。最值得注意的是,在最大共振状态下,玻尔兹曼图像被打破,并且需要在完整的Kadanoff-Baym形式主义中进行分析。
2010-05-01 hep-ph hep-th
Correlations and Equilibration in Relativistic Quantum Systems
本文在包含自洽蝌蚪能和日落能的空间均匀系统的Kadanoff-Baym方程的基础上,研究了一个相互作用场论系统的时间演化,即2+1时空维中的E4场论。我们发现,只有通过包含日落自能才能实现平衡。同时,研究了不同初态下标量粒子谱函数的时间演化。我们还比较了相应的玻尔兹曼方程的完整的Kadanoff-Baym理论的相关解决方案。这种比较表明,只有当谱函数的宽度大于粒子质量的1/3时,谱函数的一致包含才对平衡速率有显著影响。此外,基于这些发现,利用动力学谱函数A(X,\vec{p},M ^2),将在壳层准粒子极限中粒子的常规输运推广到有限寿命粒子。在强子弦动力学(HSD)输运程序中实现了离壳传播,并将其应用于核-核碰撞动力学。
2003-08-06 hep-ph
A Covariant Generalization of the Real-Time Green's Functions Method in the Theory of Kinetic Equations
在海森堡运动方程的基础上,利用协变方法,将时间演化和空间平移分离,得到了Kadanoff-Baym型的广义量子动力学方程。同样的方法也用于协变修改的实时格林函数方法的基础上的维格纳表示。该方法不含任意性因素和不确定性,而对于内自由度系统,这种不确定性往往是基于关联函数的Kadanoff-Baym型运动方程推导的。在$σω$ -版本的量子强子动力学框架下,对自旋饱和的核物质不含反核成分的最简单情况,通过推导Vlasov型RKE和Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck(BUU)型碰撞积分的例子,证明了所提出方法的可行性.在这里,准粒子近似的协变性能。并提出了基于非平衡统计算子的强非平衡态描述方法的推广。
2000-04-10 hep-ph
Low-Scale Leptogenesis from Resonant Thermal Lepton Flavour Coherences
The University of Osaka(大阪大学);Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences(奥地利科学院玛丽埃塔·布劳粒子物理研究所);University of Manchester(曼彻斯特大学)
本文提出一种新的小尺度轻子生成机制,通过共振热轻子味相干在二级循环中增强,适用于狄拉克和马约拉纳单态中微子,无需依赖准简并性。
2026-04-07 hep-ph
All orders Boltzmann collision term from the multiple scattering expansion of the self-energy
从Kadanoff-Baym相对论输运方程和自能的多重散射展开出发,在准粒子近似下,得到了微扰论中任意数量的参与粒子的Boltzmann碰撞项.这项工作完成了卡林顿和Mrowczynski发起的一个程序,并在最近的文献中进一步发展,目前的作者和Weinstock。
2006-05-25 hep-ph
The Boltzmann Equation from Quantum Field Theory
我们从第一性原理表明经典玻尔兹曼方程的出现,从相对论非平衡量子场论所描述的Kadanoff-Baym方程。我们的方法适用于一个通用的量子场,耦合到收集的背景场和源,在一个均匀和各向同性的时空。分析是基于完整的Kadanoff-Baym方程的解析解,使用WKB近似。这与以前的动力学方程推导相反,以前的动力学方程推导依赖于类似的物理假设,但从动量空间中的梯度展开获得近似的运动方程。我们表明,系统遵循广义玻尔兹曼方程时,WKB近似举行。广义玻尔兹曼方程,其中包括离壳输运,是有效的远离平衡和时间依赖的背景下,如膨胀的宇宙。
2012-12-11 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech hep-ph
Effective Theory of Resonant Leptogenesis in the Closed-Time-Path Approach
我们描述混合标量粒子和马约拉纳费米子使用封闭时间路径方法。从Kadanoff-Baym方程出发,我们得到了混合粒子衰变和逆衰变产生的电荷不对称性。在一个单一的形式主义,我们从而从振荡和恢复以及共振Leptogenesis,这适用于当振荡频率远大于衰减率的不对称性的标准结果处理Leptogenesis。两个混合的中性粒子在恒温背景下的解析解定性地说明了我们的结果。我们还进行了必要的动力学方程的修改,以考虑到宇宙的膨胀和不对称性的冲刷。
2012-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Leptogenesis from Quantum Interference in a Thermal Bath
热稀薄成因解释了宇宙中物质-反物质不对称的中微子质量,与中微子振荡实验相一致。本文基于Kadanoff-Baym方程对产生的轻子不对称性进行了全量子力学计算。起源的不对称性是离开的重Majorana中微子的统计传播子的平衡传播子,以及CP违反耦合。轻子不对称性是直接用格林函数计算的,而不涉及“数密度”。与玻尔兹曼方程的详细比较表明,传统的leptogenesis计算至少有一个数量级的不确定性。特别重要的是在完整的量子力学计算中包含热阻尼率。
2010-04-30 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-ph
Forbidden neutrinogenesis
该研究提出禁戒中微子生成机制,利用有限温度热效应在最小标量框架中解释宇宙重子不对称性,并建立其与中微子混合CP相位的直接联系。
2025-08-05 hep-ph
Coherent Flavour Oscillation and CP Violating Parameter in Thermal Resonant Leptogenesis
用与我们以前分析不同的方法求解Kadanoff-Baym(KB)方程,在不假设非对角Yukawa耦合很小的情况下,我们得到了热共振薄生中的CP破坏参数$\varepsilon$。为此,我们首先导出了具有几乎简并质量$M_i \ (i=1,2) \sim M$的RH中微子密度矩阵的动力学方程。当偏离热平衡较小时,微分方程可化为线性代数方程,密度矩阵可根据(局部)平衡分布函数的时间变化显式求解。所获得的CP违反参数$\varepsilon_i$与具有调节器$R_{ij}=M (Γ_i + Γ_j)$的增强因子$(M^{2}_{i}-M^{2}_{j}) M_i Γ_j/ ((M^{2}_{i}-M^{2}_{j})^2 +R_{ij}^2)$成比例,与先前的分析一致。在2 PI形式中,衰变宽度可以由RH中微子的1 PI自能系统地确定。
2014-04-22 hep-ph hep-th
All orders transport theory from the multiple scattering expansion of the self-energy: the central cuts
我们使用延迟自能的完全多重散射展开来获得Kadanoff-Baym相对论输运方程中的增益和损失率。我们得到的速率包括具有任意数量粒子的过程。作为第一近似,我们只考虑中心削减的自能,但除此之外,我们的结果是一般的。我们专门讨论了标量场理论的情况,并与最低阶的结果进行了比较。这项工作的主要应用是非常稠密系统的相对论输运理论,如夸克-胶子等离子体或早期宇宙,其中多粒子相互作用是重要的。
2006-01-19 hep-ph
Quantum Leptogenesis I
热稀薄成因解释了宇宙中物质-反物质不对称的中微子质量,与中微子振荡实验相一致。本文基于Kadanoff-Baym方程对产生的轻子不对称性进行了全量子力学计算。起源的不对称性是偏离平衡的重马约拉纳中微子的统计传播,以及CP违反耦合。轻子不对称性直接用格林函数计算,而不涉及“数密度”。与玻尔兹曼方程和量子玻尔兹曼方程相比,关键的区别是记忆效应,快速振荡比重中微子平衡时间快得多。这些振荡强烈地抑制了产生的轻子不对称性,除非标准模型规范相互作用,导致热阻尼,被适当地考虑。我们发现,这些阻尼效应基本上补偿了由于量子统计因素的增强,因此,最终传统的玻尔兹曼方程再次提供了相当准确的预测轻子不对称性。
2013-11-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Complete leading-order standard model corrections to quantum leptogenesis
在标准模型的框架下,加入三个额外的重Majorana中微子,热稀薄生成提供了一个有吸引力的方案来解释宇宙中观察到的重子不对称性。它是基于Majorana中微子在标准模型粒子热浴中的非平衡衰变,在完全量子场论形式下,通过求解Kadanoff-Baym方程得到。到目前为止,主要的两个圈的贡献轻子和希格斯粒子包括在内,但还没有规范修正。这些在三回路水平上进入,但在某些运动学状态下,需要恢复到无限回路顺序,以获得规范耦合中领先顺序的结果。在本工作中,我们将这样的重算应用到轻子数密度的计算中。最简单的“香草leptogenesis”方案的全部结果是由$\mathcal{O}(1)$增加相比,量子玻尔兹曼方程,并首次允许估计所有的理论不确定性。这一步完成了纤体发生的量子理论,并形成了定量评估的基础,以及对其他场景的扩展。
2020-09-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Quantum Kinetic Theory for Quantum Electrodynamics
基于Wigner函数的Kadanoff-Baym方程,我们导出了QED的量子动力学理论。通过假设宇称不变性和考虑一组完整的自能图,我们发现在$\hbar$中扩展到最低阶的动力学理论将著名的经典动力学理论推广到了有质量的情况。它包含了弹性碰撞和非弹性碰撞项,自然地综合了屏蔽效应。对于经典动力学理论的一个给定解,我们发现在$\hbar$的下一阶中,费米子和光子的Wigner函数都有一个非动力学量子修正,从而分别引起费米子和光子的自旋极化.这种方法使我们能够研究碰撞效应对自旋极化现象的非动力学部分。
2022-05-07 hep-ph nucl-th
Soft Modes, Quantum Transport and Kinetic Entropy
在传输描述的上下文中,讨论了具有有限寿命和相应的质谱宽度的粒子的传播的影响。第一部分研究了软光子模与带电粒子源的耦合问题。该解对应于某些场论图的再求和。以强子物质中的$ρ$介子为例,讨论了有限温度稠密系统中宽共振的一般性质。第二部分解决的问题,运输的描述,也占阻尼宽度的颗粒。梯度近似后的Kadanoff-Baym方程与Baym的$Φ$ -可导方法一起提供了自洽和守恒的方案。讨论了高阶碰撞项图中出现的记忆效应。我们推导出一个广义的非平衡态动力学熵流的表达式,其中包括波动和质量宽度效应的修正。在特殊情况下证明了一个$H$ -定理。碰撞项中的记忆效应对动力学熵流有贡献,在费米液体情况下,动力学熵流恢复了对液氦-3比热的著名玻色子类型$T^3 \ln T$修正。
2000-01-31 astro-ph hep-ph nucl-th