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Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

Physical and invariant models for defect network evolution

C. J. A. P. Martins, M. M. P. V. P. Cabral

Resumo
We revisit the velocity-dependent one-scale model for topological defect evolution, and present a new alternative formulation in terms of a physical (rather than invariant) characteristic length scale. While the two approaches are equivalent (as we explicitly demonstrate), the new one is particularly relevant when studying the evolution of ultra-relativistic defects. Moreover, a comparison of the two provides further insight on the interpretation of the model's two phenomenological parameters, c related to energy losses and k related to the curvature of the defects. As an illustration of the relevance of the new formulation, we use it to study the evolution of cosmic string and domain wall networks in contracting universes. We show that these networks are ultra-relativistic and conformally contracted, with the physical length scale behaving as Lph∝a and the density as ρ∝a−4 (as in a radiation fluid) in both cases. On the other hand the velocity and invariant length respectively behave as (γv)∝a−n and Linv∝a44−n, where n is the number of dimensions of the defect's worldsheet. Finally we also study an alternative friction-dominated scenario and show that the stretching and Kibble regimes identified in the case of expanding universes can also occur for contracting ones.

Physical Review D
Volume 93
fevereiro 2016

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Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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