Relativistic head-on collisions of $U(1)$ gauged Q-balls
Abstract: We investigate the collision dynamics of $U(1)$ gauged Q-balls by performing high-resolution numerical simulations in axisymmetry. Focusing on the case of relativistic head-on collisions, we consider the effects of the initial velocity, relative phase, relative charge, and electromagnetic coupling strength on the outcome of the collision. We find that the collision dynamics can depend strongly on these parameters; most notably, electromagnetic effects can significantly alter the outcome of the collision when the gauge coupling is large. When the gauge coupling is small, we find that the dynamics generally resemble those of ordinary (non-gauged) Q-balls.
- N. Manton and P. Sutcliffe, Topological Solitons, 1st ed., Cambridge Monographs on Mathematical Physics (Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, 2004).
- Y. M. Shnir, Topological and Non-Topological Solitons in Scalar Field Theories, 1st ed., Cambridge Monographs on Mathematical Physics (Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, 2018).
- G. Rosen, J. Math. Phys. 9, 996 (1968).
- E. Y. Nugaev and A. V. Shkerin, J. Exp. Theor. Phys. 130, 301 (2020).
- S. Kasuya and M. Kawasaki, Phys. Rev. D 61, 041301(R) (2000).
- M. Dine and A. Kusenko, Rev. Mod. Phys. 76, 1 (2004).
- A. Kusenko and M. Shaposhnikov, Phys. Lett. B 418, 46 (1998).
- A. Kusenko and P. J. Steinhardt, Phys. Rev. Lett. 87, 141301 (2001).
- E. Radu and M. S. Volkov, Phys. Rep. 468, 101 (2008).
- K. Enqvist and M. Laine, J. Cosmol. Astropart. Phys. 2003 (08), 003.
- Y. M. Bunkov and G. E. Volovik, Phys. Rev. Lett. 98, 265302 (2007).
- R. A. Battye and P. M. Sutcliffe, Nucl. Phys. B590, 329 (2000).
- E. J. Copeland, P. M. Saffin, and S.-Y. Zhou, Phys. Rev. Lett. 113, 231603 (2014).
- Q.-X. Xie, P. M. Saffin, and S.-Y. Zhou, J. High Energy Phys. 2021 (7), 62.
- T. Multamäki and I. Vilja, Phys. Lett. B 482, 161 (2000a).
- T. Multamäki and I. Vilja, Phys. Lett. B 484, 283 (2000b).
- J. H. Al-Alawi and W. J. Zakrzewski, J. Phys. A: Math. Theor. 42, 245201 (2009).
- B. Gutierrez, Relativistic Scattering of Solitons in Nonlinear Field Theory, Ph.D. thesis, University of British Columbia (2013).
- M. P. Kinach and M. W. Choptuik, Phys. Rev. D 107, 035022 (2023).
- F. Pretorius and M. W. Choptuik, J. Comput. Phys. 218, 246 (2006).
- I. E. Gulamov, E. Y. Nugaev, and M. N. Smolyakov, Phys. Rev. D 89, 085006 (2014).
- P. Bowcock, D. Foster, and P. Sutcliffe, J. Phys. A: Math. Theor. 42, 085403 (2009).
- B. Schwabe, J. C. Niemeyer, and J. F. Engels, Phys. Rev. D 94, 043513 (2016).
- A. Y. Loginov and V. V. Gauzshtein, Phys. Rev. D 102, 025010 (2020).
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.