Magnetic field generation from bubble collisions during first-order phase transition
我们研究了宇宙学一级电弱相变产生的磁场。计算了两个和三个磁泡碰撞中由于Higgs相位的变化而产生的磁场。我们的研究表明，碰撞方向的电磁流在碰撞气泡的交叉区域产生环状磁场，这可能是星系间场观测所约束的原始磁场的种子。
2021-02-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Effective picture of bubble expansion
最近，从宇宙一级相变膨胀的气泡上的热摩擦已被计算到气泡壁和热等离子体之间的相互作用的所有订单，导致$γ^2$标度，而不是以前估计的$γ^1$标度施加在一个快速移动的气泡壁与洛伦兹因子$γ$的热摩擦。我们首次提出了在任意$γ$ -标度摩擦存在下膨胀气泡壁的有效运动方程（EOM），以计算气泡碰撞的效率因子，在$γ^2$ -标度摩擦的情况下，发现当气泡壁在开始接近恒定终极速度后碰撞时，该效率因子大于最近更新的估计，由于气泡碰撞效率因子的二次依赖性，导致气泡碰撞的引力波背景信号略大，尽管与$γ^1$缩放摩擦相比，$γ^2$缩放摩擦本身已经抑制了气泡碰撞的贡献。我们还提出了一个唯象参数化的玻尔兹曼方程中的平衡项，可以重现最近发现的$(γ^2-1)$缩放的摩擦项的有效EOM的膨胀气泡壁，值得进一步研究在未来的数值模拟气泡膨胀和碰撞。
2021-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Bubbletrons: Ultrahigh-Energy Particle Collisions and Heavy Dark Matter at Phase Transitions
首次研究“气泡加速器”（宇宙学一级相变中气泡壁粒子壳层的超高能碰撞），计算U(1)规范相变中其可产生的最大暗物质质量，并建立其与相变引力波的新联系。
2025-02-18 astro-ph.CO hep-ph
A Pairwise Surrogate for Gravitational-Wave Spectra from Highly Relativistic Vacuum Bubble Collisions
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；SISSA International School for Advanced Studies（国际高等研究院）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）
该研究针对高度相对论真空气泡碰撞引力波模拟成本过高问题，开发了成对代理模型，可高效获取双气泡及多气泡系统的引力波频谱，为相关研究提供了低成本途径。
2026-10-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulating the Universe(s) III: Observables for the full bubble collision spacetime
这是一系列论文中的第三篇，它们建立了暴胀标量场势场与永恒暴胀过程中产生的泡沫碰撞所留下的残余扰动之间的定量关系。本文介绍了一种新的方法来计算宇宙学观测值的数值相对论模拟的气泡碰撞在一个空间和一个时间维。该方法利用局部扰动的Friedmann-Robertson-Walker坐标曲面拼接共动超曲面。该方法扩展了以前的工作，这是有限的时空区域内的未来光锥的碰撞，并允许我们探索完整的气泡碰撞时空。我们验证了我们的新方法对以前的工作，并提出了一套完整的预测同向曲率扰动和本地负空间曲率产生的相同和不同的气泡碰撞，在单一的标量场模型的永恒的通货膨胀。在这两种碰撞类型中，对空间曲率和宇宙微波背景四极矩都有非零贡献。一些不同的气泡之间的碰撞激发壁模式，给预测的温度各向异性额外的结构。我们评论的影响，我们的研究结果为未来的观测搜索。对于不同的气泡碰撞，我们还发现，在碰撞的存在下，恒定场的表面可以重新调整，以产生空间无限的部分，成为接近均匀深入到受碰撞影响的区域。与先前的假设相反，即使在磁畴壁加速进入的气泡中，这也是正确的。
2017-02-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational waves from bubble walls
本文提出了一种计算宇宙学相变中气泡壁或薄流体壳层运动引起的引力辐射的一般方法。我们讨论了这种方法的应用，以不同的壁运动学。特别是，我们推导出一般表达式的气泡碰撞机制的包络近似和所谓的体流模型，我们也考虑变形的球形气泡形状。我们计算了一个特定模型的引力波谱在一定的尺寸尺度上的变形，这给出了一个峰值远离的气泡碰撞机制。
2021-08-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Sound shell model for acoustic gravitational wave production at a first-order phase transition in the early Universe
本文提出了一个一阶相变时引力波声学产生的模型。引力辐射的来源是由稳定相的气泡爆炸性增长产生的声波。该模型假定声波是线性的，其功率谱由膨胀气泡周围声壳的特征形状决定。预测的功率谱有两个长度尺度，气泡平均分离和气泡碰撞时的声壳宽度。功率谱的峰值位于由声壳宽度设定的波数处。对于较高波数$k$，功率谱减小为$k^{-3}$。在低于反向气泡分离的波数处，功率谱为$k^5$。对于接近声速的气泡壁速度，这两个长度尺度是有区别的，有一个中间$k^{1}$幂律。功率谱对壁面速度和相变的其他参数的详细依赖性提高了在未来的空间引力波天文台（如eLISA）对其进行约束或测量的可能性。
2016-08-16 astro-ph.CO hep-ph
Bubble, Bubble, Flow and Hubble: Large Scale Galaxy Flow from Cosmological Bubble Collisions
本文研究了Coleman-de Luccia泡碰撞宇宙学中的大尺度结构。在一组受控的近似，我们计算的影响，从内部看到的泡沫已经经历了这样的碰撞星系运动。我们发现，一般气泡碰撞导致相干的大规模流动的星系在我们的天空的某些部分，其细节取决于碰撞的初始条件和红移的星系的问题。在其他参数保持不变的情况下，随着泡沫内部膨胀量的增加，这种影响会减弱，但可以产生可测量的流动，超过解决平坦性和视界问题所需的Efolds数量。
2010-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Magnetic Seed Field Generation from Electroweak Bubble Collisions, with Bubble Walls of Finite Thickness
在早期工作的基础上，我们开发了一个运动方程的方法来计算磁种子场产生的电流所产生的带电W场在气泡碰撞在一阶原始电弱相变允许在一些建议的扩展的标准模型。我们的工作的新颖之处在于，它首次考虑了这种碰撞中气泡壁的动力学。我们的结论是，足够薄的表面的气泡的磁种子场可能是可比的，或大于，在早期的工作中发现的。因此，我们的研究结果加强了先前研究的结论，即今天观察到的宇宙磁场可能起源于在电弱相变过程中产生的种子，因此，这些领域可能提供了一个线索，相关的标准模型的扩展。
2009-11-01 astro-ph.CO
Leptogenesis and Dark Matter Through Relativistic Bubble Walls with Observable Gravitational Waves
我们研究的情况下，暗物质和重右手中微子（RHN）负责leptogenesis获得的质量通过跨越相对论气泡壁形成的TeV尺度的过冷一阶相变（FOPT）的结果。虽然这导致了大量的右手中微子在气泡内的平衡丰度足以产生所需的轻子不对称性，但较轻的暗物质仍然可以保持平衡，其残余物被随后的热冻结所设置。经典的共形对称性确保了由单重标量引起的通过FOPT的质量起源，同时也确保了过冷，导致在LISA实验的灵敏度内增强的引力波振幅。一个最小的情况下，三个RHN，一个惰性标量双峰和一个单线标量作为额外的领域超出标准模型是足以实现这种可能性，这也有利于惰性RHN暗物质惰性标量双峰。
2022-11-22 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational waves from first order cosmological phase transitions in the Sound Shell Model
本文用声壳模型计算了早期宇宙一阶相变的引力波功率谱。该模型预测，功率谱取决于平均气泡分离，相变强度，相边界速度，与成核温度设置的总频率尺度。气泡成核速率的时间演化也有依赖性。的引力波峰值功率和频率是在良好的协议与出版的数值模拟，气泡同时成核。协议是特别好的爆炸，但总功率预测爆燃高于数值模拟显示，表明精确的计算需要改进的模型的能量转移到流体。我们展示了气泡成核率的时间依赖性如何影响功率谱的形状：指数上升的成核率在较长的波长比同时成核产生更高的振幅引力波。我们提出了一个改进的拟合预测的引力波功率谱的形式的双破幂律，其中两个突破的斜率发生在波数对应的平均气泡分离和周围的流体壳的厚度膨胀的气泡，这反过来又涉及到从声速的相边界速度的差异。
2019-09-22 astro-ph.CO hep-ph
Leptogenesis via Bubble Collisions
本文提出利用一阶相变中失控气泡碰撞产生超重右手中微子并衰变，以低再热温度实现高尺度轻子生成，同时给出可探测引力波信号。
2024-12-04 astro-ph.CO hep-ph
Gravity waves from cosmic bubble collisions
我们的局部哈勃体积可能包含在一个气泡中，这个气泡在一个只有两个大空间维度的假真空中成核。我们研究气泡碰撞在这种情况下，发现它们产生重力波，这是可能的，在这种情况下，减少对称性的全球几何。这些重力波会在宇宙微波背景中产生B模式的极化，原则上它可以支配暴胀背景。
2013-02-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Role of Microstate Degeneracy in Phase Transitions: Gravitational Waves from Bubble Entanglement
Arnold Sommerfeld Center, Ludwig-Maximilians-Universit\"at, Theresienstra e 37, 80333 M\"unchen, Germany
本文研究了高微态简并性气泡在相变中的作用，发现其内部纠缠导致引力波产生新的机制，与黑洞合并的快速记忆效应进行比较。
2025-12-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Particle productions during collisions of highly boosted bubble walls
Tsinghua University（清华大学）
研究高加速泡壁碰撞产生重粒子，利用标量序参量场推导紫外行为，通过数值解验证，得出解析产生率等结果，扩展到\((3 + 1)\)维并考虑有限泡半径，修正了紫外缩放，对暗物质和重子生成有影响。
2026-07-21 astro-ph.CO hep-ph
A single-bubble source for gravitational waves in a cosmological phase transition
本文提出单个膨胀相变气泡的量子涨落即可产生引力波，推导了反作用时间尺度，并指出该信号即使对未来实验也难以探测。
2024-03-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Waves from Particles Produced from Bubble Collisions in First-Order Phase Transitions
本文提出一阶相变中气泡碰撞产生粒子并引发引力波的新机制，通过半解析计算表明该贡献会在低频处产生明显的谱斜率偏移，需在未来引力波实验中予以考虑。
2025-07-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Determining the outcome of cosmic bubble collisions in full General Relativity
宇宙气泡碰撞提供了一个重要的可能的观测窗口的动态永恒的通货膨胀。在永恒的暴胀中，我们的可观测宇宙包含在由膨胀的亚稳真空形成的许多气泡中的一个。气泡之间的碰撞可以在宇宙微波背景辐射上留下可检测的印记。虽然已经提出了观测信号的唯象模型，但要使理论具有充分的预测性，就必须从引起永恒暴胀的标量场理论中确定气泡碰撞时空，从而确定宇宙学的可观测量。由于气泡及其碰撞的固有非线性性质，这需要结合广义相对论的数值处理。本文给出了在完全广义相对论中气泡碰撞的数值模拟结果。这些模拟使我们能够准确地确定气泡碰撞的结果，并研究它们对气泡宇宙内部宇宙学的影响。我们确认了一些近似在以前的分析工作中使用的有效性，并确定定性的新功能的气泡碰撞时空。真空泡和气泡包含一个现实的暴胀宇宙学的研究。我们确定的标量场的潜力，必须满足的约束，以获得符合我们观察到的宇宙学的碰撞，但留下可检测的签名。
2012-04-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Preheating in Bubble Collisions
在具有亚稳态极小值的景观中，泡沫将不可避免地成核。我们表明，在气泡碰撞，由于在碰撞区域的字段的剧烈振荡，能量沉积在气泡壁可以有效地释放的爆炸生产的粒子。从这个意义上说，气泡的碰撞实际上是高度非弹性的。这一结果的宇宙学意义进行了讨论。
2010-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Bubble collision with gravitation
在本文中，我们研究真空泡碰撞与各种潜在的，包括引力，假设球，平面和双曲对称。我们使用双零形式主义的数值计算。球面对称性可以模拟通过多个气泡碰撞形成黑洞的过程。平面对称，特别是双曲对称描述了两个气泡的碰撞。我们研究这两种情况下，当两个真正的真空区域具有相同的场值或不同的场值，通过改变张力。对于后一种情况，我们还测试了对称和不对称的气泡碰撞，并看到因果结构的细节。如果碰撞能量足够，那么真空可以不稳定，这也被证明了。这种双零形式主义可以是一个互补的方法，在气泡碰撞的背景下。
2012-07-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gauge-Invariant Bubble Nucleation and Gravitational Waves from First-Order Electroweak Phase Transitions
Chongqing University（重庆大学）
本文通过标准模型有效场论，首次证明电弱相变中气泡成核率的规范无关性，并探讨其对引力波的影响。
2026-08-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Gravitational Waves in the Cosmic Bubble Chamber
我们探讨了遗迹引力波对夸克-胶子等离子体到低密度强子气体的原始相变的影响，该相变发生在开始后约$10^{-5}$ s。我们表明，引力波，通过做工作的流体，调制的局部体积，造成压力调制，无论是抑制或提高气泡空化率。提高的速率是显著的，这意味着相变可能比不考虑这种相互作用更早发生。
2019-03-29 astro-ph.CO
Gravitational waves from bubble collisions: analytic derivation
本文研究了宇宙学一级相变过程中气泡碰撞产生的引力波。在文献中，这样的光谱已经估计通过模拟气泡动力学，在所谓的薄壁和包络近似在一个平坦的背景度量。然而，我们表明，在这些假设，引力波频谱可以估计在一个分析的方式。我们的估计是基于观察到的两点相关的能量动量张量$\langle T(x)T(y)\rangle$可以表示在这些假设下的分析。虽然光谱的最终表达式包含一些不能明确计算的积分，但我们可以很容易地用数值估计它。结果表明，气泡对相关器的贡献主要来自于气泡对相关器的贡献，并且气泡对相关器的贡献与相关器中的$f^{-1}$成正比。我们还提供了光谱的拟合公式。
2016-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves from bubble dynamics: Beyond the Envelope
我们用解析方法研究了宇宙一阶相变过程中气泡动力学（气泡碰撞和声波）产生的引力波。首先，我们建议建模系统的薄壁近似，但没有信封近似经常采用的文献中，为了考虑碰撞后的气泡传播。在我们的设置中的气泡壁被认为是模拟的标量场配置和/或体积运动的流体。接下来，我们写出引力波谱的解析表达式，并用数值方法计算它们。结果发现，在碰撞气泡壁的持久的限制，频谱增长从$\propto f^3$到$\propto f^1$在低频率，表现出显着的增强相比，一个与包络近似。它也被发现，频谱饱和在相同的限制，表明在后期的能量动量张量的相关性降低。我们还讨论了我们的结果的影响，从气泡碰撞（标量动力学）和声波（流体动力学）的引力波的生产。
2021-09-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Bubble Collisions
我简要地回顾了在假真空永恒膨胀中宇宙气泡碰撞的物理学。我的目的是为不熟悉该主题的读者提供有关该主题的介绍，重点介绍与观察宇宙学中气泡碰撞影响的前景相关的最新工作。我将试图尽可能简单和简明地解释基本的物理点，把大多数技术细节留给参考文献。我并不试图做到全面或完整。我还提出了一个新的解决方案，爱因斯坦的方程，代表了一个泡沫宇宙碰撞后，包含真空能量和进入零辐射与任意密度分布。
2011-07-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Particle production from bubble collisions
University of Sussex（萨塞克斯大学）；Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）；Università di Pisa（比萨大学）
研究宇宙相变中超相对论性气泡碰撞产生粒子的问题，提出类似高能碰撞部分子描述的替代形式，通过壳上散射研究重标量等粒子产生及对暗物质等方面的影响。
2026-10-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
First Observational Tests of Eternal Inflation: Analysis Methods and WMAP 7-Year Results
在永恒暴胀的图景中，我们的可观测宇宙存在于一个由膨胀的假真空成核的单个气泡中。许多导致永恒暴胀的理论都预言，我们有机会与其他泡沫宇宙发生碰撞，这为我们提供了一个用观察来对抗这些理论的机会。我们提出的结果，从第一次观测搜索气泡碰撞的影响，使用宇宙微波背景数据从WMAP卫星。我们的搜索目标是一组通用的属性与气泡碰撞时空，我们详细描述。我们使用一种模块化算法，旨在避免后验选择效应，自动挑选出最有希望的信号，搜索因果边界，并进行完整的贝叶斯参数估计和模型选择分析。我们概述了该算法的每个组成部分，描述其响应模拟CMB天空和没有气泡碰撞。比较模拟气泡碰撞的结果从分析的结果WMAP 7年的数据，我们排除了气泡碰撞的参数空间范围。我们的模型选择结果的基础上WMAP 7年的数据不保证增加LCDM气泡碰撞。来自普朗克卫星的数据可以用来更明确地检验气泡碰撞假说。
2011-07-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Polarizing Bubble Collisions
我们预测了宇宙气泡碰撞产生的宇宙微波背景（CMB）光子的偏振。偏振是纯E模式，对称轴指向碰撞气泡，并有几个突出的特点，在其径向依赖，可以帮助区分它从一个更传统的解释不寻常的冷或热的特点，在CMB的天空。威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）卫星探测到的异常“冷点”是这种碰撞产生的特征的候选者，普朗克卫星和其他拟议的调查将在不久的将来测量其偏振。探测到这样的碰撞将为弦论的前景提供令人信服的证据。
2011-03-24 astro-ph.CO hep-th
Gravitational waves from bubble collisions and fluid motion in strongly supercooled phase transitions
我们估计了由气泡碰撞和流体运动引起的强过冷相变中产生的引力波。我们推导出解析的薄壁近似的效率因子，确定之间的过渡释放的能量的份额的标量场和流体。我们进行数值模拟，包括效率因子作为气泡半径的函数分别为气泡表面上的所有点，以考虑到它们的不同碰撞时间。我们发现，效率因子并没有显着改变引力波的频谱，并表明，结果可以近似乘的频谱没有效率因子的半径$R_{\rm eff} \simeq 5/β$的值，其中$β$是近似倒数的过渡时间。我们还提供了更新适合的引力波光谱产生强烈的过冷过渡从气泡碰撞和流体运动的行为的来源碰撞后。
2023-02-02 astro-ph.CO gr-qc
Spherical and non-spherical bubbles in cosmological phase transitions
一级相变的宇宙学残余通常取决于等离子体中膨胀气泡壁产生的扰动。当气泡碰撞并失去其球形对称性时，会发生几种形成机制。然而，在文献中经常考虑球形气泡，特别是用于引力波的计算。我们研究了不同气泡对称性下气泡壁的稳态运动。利用袋状态方程，讨论了爆轰和亚、超声速爆燃时相变前沿的传播。我们考虑的情况下，球形，圆柱形和平面壁，并比较能量转移到相对论流体的体运动。我们发现，不同的壁的几何形状给类似的扰动的等离子体。对于平面壁的情况下，我们得到的体积运动的动能的解析表达式。作为应用，我们讨论了引力波的产生。
2010-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Ultrahigh-energy Gamma Rays and Gravitational Waves from Primordial Exotic Stellar Bubbles
我们提出了一类新的奇异天体，可以通过发生在原始宇宙中的相变产生。这些物体看起来像恒星大小的气泡，可以由原始黑洞（PBH）主导。我们报告说，由于霍金辐射和二元演化的PBH在这些恒星泡的过程中，电磁和引力辐射可以发射的伽玛射线谱和随机引力波（GWs）的功能。我们的研究结果表明，根据质量分布，由PBH组成的奇异恒星气泡不仅提供了最近LHAASO实验报告的超高能伽马射线光谱的良好拟合，而且还预测了GW信号，这些信号预计将由即将到来的GW调查进行测试。
2022-05-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Analyzing Cosmic Bubble Collisions
我们开发了一套控制，解析近似研究气泡碰撞对宇宙学的影响。我们将碰撞引起的暴胀子场的初始扰动展开为一般的幂级数，并根据展开式中的系数确定暴胀子场的时间演化。在模型中，观测者的气泡经历了足够的慢卷膨胀来解决平坦性问题，在薄壁极限中，膨胀中只有一个系数与观测宇宙学有关，允许几乎与模型无关的预测。我们讨论了两种方法来确定初始扰动的暴胀和影响的迹象（一个热点或冷点的宇宙微波背景温度图）。最后，我们分析了与厚壁气泡碰撞的影响，即远离薄壁极限。
2012-04-25 astro-ph.CO hep-th
Gravitational waves from the sound of a first order phase transition
我们报告的第一个三维数值模拟的一阶相变在早期宇宙，包括宇宙流体以及标量场序参量。我们计算引力波（GW）的频谱所造成的成核，膨胀和碰撞的气泡的低温相，相变强度和气泡壁速度涵盖了许多情况下的利益。我们发现，在流体中的压缩波继续是一个源的GW长后，气泡合并，一个新的效果没有适当考虑到在以前的建模GW源。因此，对于大范围的模型，由相变产生的GW的主要来源是气泡发出的声音。
2014-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Electroweak bubble wall expansion: gravitational waves and baryogenesis in Standard Model-like thermal plasma
在电弱尺度下计算宇宙学一级相变泡壁的性质对于正确预言宇宙的重子不对称性和引力波谱具有重要意义。利用半经典形式，以具有宇称对称性的SM的标量单重扩展和补充了六维算符的SM有效场论为理论框架，计算了壁的速度和厚度。我们用这些解仔细地预言了重子不对称性和引力波信号。单重态方案可以很容易地容纳所观察到的不对称性，但这些解决方案不会导致在未来的重力波实验中观察到的效果。相反，由于电偶极矩实验的严格限制，有效场论不能解释重子丰度，然而，我们发现的最强解落在LISA实验的灵敏度范围内。我们提供了一个简单的分析近似的壁面速度，只需要计算的强度和温度的过渡和合理的工作以及在所有的模型测试。我们发现，一般情况下，弱跃迁的流体近似可以用来计算壁速度和验证重子生成产生的信号太弱，在未来的引力波实验观察。因此，我们推断，在未来的实验中可见的简单的SM扩展产生的GW信号很可能只产生在强烈的过渡所描述的爆炸与高度相对论壁速度。
2021-11-03 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic bubble and domain wall instabilities III: The role of oscillons in three-dimensional bubble collisions
我们研究在假真空环境中成核的气泡对之间的碰撞。对于第一次，我们包括周围的瞬子配置文件描述最有可能的初始气泡配置文件的小初始（量子）波动的影响。过去的研究忽略了这些涨落，并假设碰撞具有精确的SO（2，1）对称性。我们使用三维晶格模拟证明，对于双阱势，这种对称性的小初始扰动可以放大系统的演变。最初的放大是很好地描述了线性微扰理论周围的SO（2，1）背景，但发病之间的波动强烈的非线性迅速导致剧烈打破原来的SO（2，1）的对称性和生产的碰撞区域的介子。我们研究了几种单场模型，发现在气泡内部很难实现暴胀，在碰撞中很难产生光子。最后，我们将我们的结果推广到一个简单的双场模型。第二个场所允许的额外自由使我们能够构建可行的暴胀模型，从而允许在碰撞中产生介子。SO（2，1）对称性的破缺使得不具有方位对称性的气泡碰撞产生了一类新的观测信号，包括SO（2，1）时空无法支持的引力波的产生。
2015-06-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational waves from cosmic bubble collisions
宇宙气泡是通过量子隧穿过程成核的。成核后，它们会膨胀并相互碰撞。在本文中，我们特别关注的两个相同大小的气泡碰撞和计算的引力波发射的碰撞。首先，我们利用实标量场及其四次势研究了碰撞机制。然后，使用这个模型，我们计算引力波的碰撞在一个简单的方式。在四极近似下，能量-动量张量直接用标量场、局部几何和势表示，通过对波源体积积分得到时域引力波形。我们提出的引力波形发射过程中（i）的初始到中间阶段的强碰撞和（ii）弱碰撞的最后阶段：前者得到的数值，在\textit{full General Relativity}和后者解析，在平坦的时空近似。我们从气泡碰撞中获得了对时域引力波形的定性认识：在（i）期间，波形显示出碰撞的非线性，其特征在于调制频率和尖点状凸起，而在（ii）期间，波形显示出碰撞的线性，其特征在于平滑的单色振荡。
2015-03-24 astro-ph.CO gr-qc
Maximal GW amplitude from bubble collisions in supercooled phase transitions
Tohoku University（东北大学）
研究通过分析超冷却相变中气泡碰撞产生的引力波振幅，发现其受上限限制，并验证了不同成核历史下的谱形和峰值频率特性。
2026-01-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Eternal Inflation, Bubble Collisions, and the Disintegration of the Persistence of Memory
我们计算了在膨胀的假真空中气泡碰撞的概率分布。我们的分析概括了Guth，Garriga和Vilenkin以前的工作，气泡内的一般宇宙演化的情况下，并考虑到碰撞气泡之间形成的域壁的动力学。我们发现，加入这些效应后，结果发生了显著的变化：在一个典型观测者的光锥中，气泡碰撞的总期望次数为N ~ γV_f / V_i，其中γ是假真空的最快衰减速率，V_f是假真空的真空能量，V_i是气泡内膨胀时的真空能量。在不进行调整的真实模型中，此数字可能很大。此外，我们还计算了宇宙微波背景天空中碰撞的角位置和尺寸分布，证明了可观测角尺寸的气泡数为N_{LS} \sim \sqrt{Ω_k} N，其中Ω k为观测时曲率对总密度的贡献。分布几乎完全是各向同性的。
2009-06-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational wave energy budget in strongly supercooled phase transitions
我们推导出引力波产生的效率因子，通过气泡碰撞和等离子体相关的源在强相变，并找到条件下，气泡碰撞可以显着地贡献的信号。我们使用晶格模拟来澄清碰撞气泡对它们的初始状态的依赖性。我们说明我们的研究结果在两个例子中，标准模型与一个额外的$|H|^6$相互作用和一个经典的规模不变的$U(1)_{\rm B-L}$扩展的标准模型。气泡碰撞对GW谱的贡献在$|H|^6$模型中可以忽略不计，而在尺度不变的$U(1)_{\rm B-L}$模型中，它在部分参数空间中可以发挥重要作用。在这两种情况下，声波的周期都比哈勃时间短得多，这意味着相干源信号的显着放大。然而，我们发现，等离子体源频谱的峰值仍然是由声波与缓慢下降的湍流贡献成为重要的非峰值。
2019-06-14 astro-ph.CO hep-ph
Bubble Universes With Different Gravitational Constants
我们讨论了一个由弦景观背景激发的场景，我们的宇宙是由一个新的真空泡嵌入一个旧的泡沫和这些泡沫宇宙不仅有不同的宇宙学常数，但也有自己不同的引力常量。我们研究这些影响的原始曲率扰动。为了构造一个变引力常量的模型，我们采用了Jordan-Brans-Dicke（JBD）理论，其中不同的标量场的期望值产生了常数的差。在这个系统中，我们研究了气泡宇宙的成核和分隔两个时空的壁的动力学。特别地，超视界尺度上的原始曲率扰动可以作为边界效应受到壁面轨迹的影响。我们证明了在泡外宇宙中，引力常量的影响可以在大尺度上提供一个类似于凸点的峰值特征。
2015-04-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational waves from vacuum bubbles: Ultraviolet dependence on wall thickness
本文通过真空衰变的量子与半经典数值模拟，发现引力波高频幂律与碰撞时壁厚—气泡半径比的某次幂反相关，并可用于破除模型简并。
2025-07-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detecting candidate cosmic bubble collisions with optimal filters
我们回顾了一种基于最优滤波器的算法，用于检测嵌入在随机背景中的未知和不同大小的候选源，及其在威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）7年观测中检测候选宇宙气泡碰撞签名的应用。该算法提供了一个增强的灵敏度比以前的方法约2倍。此外，在没有其他基于滤波器的方法可以提供这些签名的优异增强的意义上，它是最佳的。应用该算法对WMAP的7年观测数据进行了分析，发现了8个新的候选气泡碰撞特征。
2012-06-22 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-th
Baryogenesis and Gravitational Waves from Runaway Bubble Collisions
我们提出了一个新的机制，在早期宇宙中的重子不对称性的生产。该机制利用了强的一阶相变，在隐藏的扇区中产生失控的气泡，几乎没有摩擦地以超相对论速度传播。这种气泡的碰撞可以非热产生重粒子，这些重粒子进一步衰变到SM中，并产生观察到的重子不对称性。这一过程可以在很低的温度下进行，提供了一种新的后闪锌矿重子形成机制。在本文中，我们提出了一个完全可计算的模型，产生重子不对称沿这些路线，以及逃避所有现有的宇宙学约束。我们强调，从一阶相变的引力波信号是完全通用的，并可能被未来的eLISA干涉仪检测。我们还讨论了其他潜在的信号，这是更多的模型依赖，并指出尚未解决的理论问题，我们的建议。
2016-10-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Analytic derivation of GW spectrum from bubble collisions in FLRW Universe
Tohoku University（东北大学）
本文推导了在FLRW宇宙中气泡碰撞产生的引力波谱的解析公式，并分析了不同极限下的简化表达式及闵可夫斯基近似的适用范围。
2025-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves from super-Hubble bubbles
Abdus Salam Centre for Theoretical Physics, Imperial College London（阿卜杜斯·萨拉姆理论物理中心，伦敦帝国理工学院）；Theoretical Physics Department, CERN（欧洲核子研究组织理论物理部）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（牛津大学鲁道夫·皮尔斯理论物理中心）；Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, Université PSL（巴黎高等师范学院物理实验室，PSL大学）
研究宇宙学一阶相变中暴胀后超哈勃气泡碰撞产生的引力波，发现其峰值频率可能低于兆赫兹，振幅增强，有望处于LIGO、NANOGrav、LISA等实验的可观测范围内，通过简单模型予以证明。
2026-11-04 astro-ph.CO hep-th
Collisions of false vacuum bubbles in cylindrical symmetry
本文研究了经典广义相对论中两个圆柱形气泡在标量场应力-能量张量作用下的碰撞。在每个气泡内部，场处于具有非负能量密度的势的局部最小值。在磁场之外，势能为零，即全局最小值。计算解决了从内de-Sitter区域到渐近平坦闵可夫斯基时空的连接。我们选择的初始条件，使两个气泡碰撞和研究充分的非线性演化的爱因斯坦方程的二维数值模拟。碰撞产生一个强烈的相互作用的区域，空间变化的领域和潜力。这些情况促进了对潜在景观的动态探索。没有视界存在，标量曲率不变量最终发散。我们推测，在碰撞的球形气泡的类似情况下，类似史瓦西的视界将只包含时空中复杂而有趣的区域的一部分。
2017-10-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A status report on the observability of cosmic bubble collisions
在由具有多个最小值的标量势驱动的永恒暴胀的图景中，我们的可观测宇宙存在于从假真空过渡形成的许多气泡中的一个。这些气泡必然会发生碰撞，破坏我们气泡内部的均匀性和各向同性，并可能在我们气泡的可观测部分产生可检测的特征，可能在宇宙微波背景或其他精密宇宙学探测器中。这构成了对永恒暴胀和弦论真空景观的直接实验检验。评估这种可能性大致分为回答三个问题：在一般的泡沫碰撞中会发生什么？预期会产生什么样的观测效果？我们观察到碰撞的可能性有多大？在这篇综述中，我们报告了这些问题的当前进展，改进了一些现有的结果，并试图为未来的工作制定方向。
2009-09-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Feasibility of ultrarelativistic bubbles in SMEFT
本研究在标准模型有效场论框架下，通过热修正与重整化群改进的势分析6维、8维算符对电弱相变的影响，明确了产生超相对论泡壁的Wilson系数范围并预测对应引力波谱。
2024-08-18 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational waves from first-order phase transitions: Towards model separation by bubble nucleation rate
我们研究了宇宙一阶相变中气泡碰撞产生的引力波，着重于模型分离的可能性，所产生的引力波谱依赖于气泡成核率。利用能量动量张量$\left< T(x)T(y) \right>$的两点相关器关联能谱的方法，首先在薄壁近似和包络近似下，对常用的成核速率$Γ\propto e^{βt}\rightarrow e^{βt-γ^2t^2}$进行高斯修正，写出能谱的解析表达式。然后，我们定量地研究了光谱的变化与高斯修正的大小。研究发现，对于某些物理激励的情况，谱形状显示出与$Γ\propto e^{βt}$情况的${\mathcal O}(10)\%$偏差.我们还简要讨论了探测器的灵敏度，区分不同的光谱形状。
2018-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Escape from supercooling with or without bubbles: gravitational wave signatures
准共形模型是一个吸引人的方案，可以自然地提供一个强烈的过冷相变和早期宇宙的热膨胀时期。这些模型可行性的一个关键方面是宇宙如何从过冷状态中逃脱。一种可能性是热膨胀阶段通过真真空气泡的成核和渗透而结束。然而，这条路线并不总是有效的。在这种情况下，另一种逃逸机制，基于最终使假真空不稳定的标量场的量子涨落的增长，变得相关。我们在一个简单而有代表性的模型中详细研究了这两种情况。我们确定了热膨胀的持续时间，在热膨胀过程中退出视界的尺度产生的曲率功率谱，以及相变产生的随机引力波背景。我们表明，这些引力波提供了一个可观察到的信号，从热膨胀在几乎整个参数空间的利益。此外，引力波频谱的形状可以用来确定宇宙如何从过冷状态中逃脱。
2021-10-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
How to Run Through Walls: Dynamics of Bubble and Soliton Collisions
最近在高分辨率数值模拟中显示，在多真空势的背景下，气泡的相对论碰撞可能导致在新的真空中产生气泡。在本文中，我们表明，标量场，只有潜在的相互作用的行为像自由场在高速碰撞中，他们在碰撞中收到的踢可以推导出简单的线性叠加的气泡壁轮廓。这个过程等价于1+1维空间中孤子的散射。我们推导出一个表达式的字段偏移（碰撞后不久），这是简单地与父和气泡真空，即相反的预期，偏移之间的字段差异不能通过提高碰撞能量任意大。然而，对于要实现的该偏移存在最小能量阈值。我们验证了这些预测，使用一些3+1和1+1的数值模拟。从这些碰撞引起的漂移中可以得出丰富的现象学--它们提供了一种扫描景观的新机制，它们可能结束/开始暴胀，它们可能构成我们自己的大爆炸，留下一个潜在的可观察的各向异性。
2010-06-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational waves from bubble collisions in FLRW spacetime
随机引力波背景（SGWB）是探索极早期宇宙的一种很有前途的工具，粒子物理学的标准模型和宇宙学有着密切的联系。一阶宇宙学相变过程中气泡碰撞产生的引力波作为SGWB的一个可能的组成部分，值得深入研究。在2017年，Ryusuke Jinno和Masahiro Takimoto提出了一种优雅的分析方法，用于从闵可夫斯基时空中的气泡碰撞中导出GW能谱的解析表达式，从而首次避免了大规模数值模拟[26]。然而，他们忽略了宇宙的膨胀，并认为相变的持续时间是无限的，这可能会偏离他们的估计从真实值。基于这两个原因，我们采用他们的方法，将时空背景转换为FLRW时空，并考虑有限的相变时间，给出了GW谱的一个新的表达式。通过将$σ$表示为相变速度与宇宙膨胀速度的比值，我们发现当$σ$在$\mathcal{O}(10)$附近时，估计的GW能谱的最大值比他们以前的工作给出的结果下降了大约1个数量级。即使当$σ=100$时，GW能量谱的最大值也仅是它们先前估计的$65\%$。这种显著的下降可能会带来新的挑战，从气泡碰撞GW的可检测性。幸运的是，通过比较新的光谱与GW探测器的PLI（\textit{power-law integrated}）灵敏度曲线，我们发现，在可预见的未来，DECIGO，BBO，LISA和TianQin对气泡碰撞产生的GW的探测前景仍然很有希望。
2022-02-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulating the universe(s) II: phenomenology of cosmic bubble collisions in full General Relativity
观测到气泡宇宙之间碰撞的遗迹将为永恒膨胀的多元宇宙的存在提供直接证据;不观测到此类事件也可以为膨胀物理学提供重要的限制。要实现这些前景，就需要从永恒暴胀背后可能的标量场拉格朗日量的性质中，对可观测量进行定量预测。在以前工作的基础上，我们详细地建立了这种联系。我们进行了一个完全相对论性的数值研究气泡碰撞的现象与一个单一的标量场的模型，计算在各种各样的模型产生的共动曲率扰动。我们还构建了一组分析预测，使我们能够识别的标量场拉格朗日的现象学相关的属性。在相关区域的解析预测和数值计算之间的协议是优秀的，并允许我们推广我们的结果超出了我们采用的模型的数值研究。具体地说，签名完全由碰撞前碰撞气泡的空间轮廓和气泡中心之间的de Sitter不变距离确定。分析和数值结果支持指数$1< κ\lesssim 2$的幂律拟合。对于相同的气泡之间的碰撞，我们建立了一个下限所观察到的碰撞振幅，这是由目前的能量密度曲率。
2014-07-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Hearing without seeing: gravitational waves from hot and cold hidden sectors
我们研究了在比可见扇区冷的隐藏扇区中由一阶相变产生的引力波的频谱。在这种情况下，隐藏扇区真空的气泡可以通过热涨落或量子隧道成核。如果冷隐藏扇区经历热诱导跃迁，则所产生的引力波信号的振幅将被抑制，并且与隐藏扇区和可见扇区温度相等的情况相比，其峰值频率偏移。这可能会导致信号的频率范围，否则将被排除在大爆炸核合成的限制。或者，足够冷的隐藏扇区可能无法经历热转变，并且随后通过量子隧穿通过气泡的成核而转变。在这种情况下，气泡壁可能会以完全可以忽略的摩擦加速。由此产生的引力波谱具有特征频率依赖性，这可以允许将这种冷隐藏扇区与隐藏扇区和可见扇区温度相似的模型区分开。我们将我们的结果与未来引力波实验计划的灵敏度进行了比较。
2019-07-15 astro-ph.CO hep-ph
