拔尖人才培养

物理学院本科生以第一作者在《Phys. Rev. Lett.》发表论文

作者:点击次数:更新时间:2021年06月28日

 

2021624日,重庆大学物理学院2018级钱三强英才班邸越峰同学以第一作者在《Physical Review Letters》(物理评论快报)上发表了一篇题为Magnetic Field and Gravitational Waves from the First-Order Phase Transition的研究论文(Phys. Rev. Lett. 126, 251102(2021)。《Physical Review Letters》为美国物理学会主办的物理学顶级期刊。

邸越峰、汪嘉龙两位同学在大学三年级上学期期间加入重庆大学物理学院边立功副研究员课题组进行学习,在边立功老师的指导下开始本课题的研究工作,于大三期间完成了论文中数值模拟工作。重庆大学是论文的第一和通讯单位,重庆大学物理学院边立功副研究员、中国科学院理论物理研究所蔡荣根研究员和国科大杭州高等研究院刘京博士为该论文的通讯作者。

一阶电弱相变是许多新的物理模型中的一个普遍特征,它为解释电弱重子形成过程中宇宙的重子数不对称提供了一个重要的条件。而引力波的产生是一阶相变的一个普遍预测。在LIGOVirgo合作发布了他们对引力波的直接探测之后,一阶相变的研究引起了粒子物理和宇宙学家越来越浓厚的兴趣。除引力波外,一阶相变还会产生星际尺度的磁场。该工作对一阶电弱相变过程中bubble碰撞产生的磁场和引力波进行了三维格点模拟,给出了引力波和磁场强度的幂律分布。该工作首次数值计算了磁场强度的幂律谱,在未来的观测中,该特征可用于区分一阶相变产生的磁场和其他来源产生的磁场。这是该工作的一个重要突破。此外,在未来的引力波探测器(如LISA)上探测引力波谱时有望将一阶相变的引力波与和其他来源的引力波区分开来。因此,该工作建立了直接通过在关联长度处观测磁场来探测一阶电弱相变的可能性,并在空间干涉仪上探测其预测的引力波。该工作表明,宇宙磁场强度和引力波的测量对于探究能实现一阶相变的新物理是相辅相成的,为超越标准模型的潜在新物理的检验提供了一个新的方案。

图:左上:电弱一阶相变产生的磁场能谱;左下:磁场后期演化预言的现在的磁场强度和关联尺度;右上:相变预言的引力波能量谱;右下:预言的引力波有机会被多种探测器观测到。