Higgs-Inflaton与引力耦合的标准模型中的预热

新通胀中的预热

Preheating in New Inflation

在过去的十年中，对混沌暴胀和混合暴胀的预热进行了详细的研究。然而，在新的通货膨胀情景中，再加热期间的非微扰效应实际上仍然没有得到探讨。本文采用解析和数值相结合的方法，对新一轮通货膨胀中的预热现象进行了全面的分析。我们发现，在最简单的新暴胀模型中，暴胀子场的均匀分量的衰减和由此产生的自发对称性破缺过程通常几乎是瞬间发生的：对于GUT尺度上的新暴胀，它只需要场分布的大约5次振荡。均匀暴胀子场的衰减是如此有效，因为快子预热和参数共振的综合效应。在这个阶段，均匀振荡的暴胀子场衰减成暴胀子场的波的集合，具有反暴胀子质量量级的典型波长。这个阶段之后通常是暴胀子场衰变为其他粒子的漫长阶段，这可以用暴胀后再加热的微扰方法来描述。所得的再加热温度通常相当低。

预热期间的非微扰暴胀子产生是对宇宙学的真正威胁吗？

Is nonperturbative inflatino production during preheating a real threat to cosmology?

我们讨论的玩具模型，超对称性被打破，由于非零的时变真空期望值的暴胀场在预热。我们讨论了由于真空涨落引起的暴胀子超伴子暴胀子的产生，然后我们认为它们直到核合成才存活下来，并与暴胀子一起衰变，在预热后产生一个热浴。因此，唯一相关的残余物是螺旋度\pm 3/2的引力子，它确实会对核合成造成问题。

引力波介导预热

Gravitational-Wave Mediated Preheating

我们提出了一种新的预热机制，通过耦合的引力场的暴胀子和物质场，没有直接的暴胀子-物质耦合。暴胀子通过与引力波的相互作用将能量传递给物质场，而引力波由于暴胀-引力子耦合而呈指数级增强。其中一种耦合是暴胀子与庞特里亚金密度的乘积，就像动力学的陈-西蒙斯引力一样。所涉及的能量尺度受到限制，要求在物质支配期间快速预热。

超对称理论中的预热

Preheating in Supersymmetric Theories

我们研究了超对称理论中暴胀结束时通过预热的粒子产生。暴胀子和物质标量现在必然是复场，它们的相关相互作用受到全纯性的限制。一般来说，这会导致暴胀动力学和预热过程效率的重大变化。此外，超对称模型一般包含多个孤立的真空，提高了危险的拓扑缺陷的非热生产的可能性。由于这些效应，通过预热的稀薄生成或温普兹拉生产的成功取决于暴胀区的详细参数比以前认为的要敏感得多。

状态方程和预热后的热化开始

Equation of state and Beginning of Thermalization After Preheating

我们研究了后暴胀预热后场的非平衡非线性动力学。在预热过程中，均匀暴胀子中的能量以指数方式迅速转移到高度占据的非平衡非均匀模式中，这些模式随后向平衡方向发展。在预热过程中激发的红外模式在热化完成之前很久就朝着饱和分布发展。我们在预热期间和预热后立即计算状态方程。在实际的热平衡建立之前很久，它就迅速地向辐射主导发展。这个跃迁的确切时间是暴胀子和衰变产物之间耦合的非单调函数，当耦合在几个数量级上变化时，它的变化非常微弱（大约10^（-35）s）。这一结果被应用到细化的膨胀过程中产生的扰动的物理波长和折叠的数量N之间的关系。我们还讨论了预热调制扰动理论的影响。最后，我们认为，宇宙的热历史的许多问题应解决的预热化，说明这一点与计算的扰动生产的引力子后立即混乱的通货膨胀。我们还强调了三腿暴胀子相互作用的预热和热化在膨胀的宇宙中的动力学的影响。

微分耦合暴胀模型中的预热问题

Preheating in Derivatively-Coupled Inflation Models

我们研究了暴胀子与标量场和规范场耦合的理论中的预热。这种耦合可能在暴胀的自然模型中占主导地位，其中暴胀子势的平坦性与暴胀子的近似移位对称性有关。我们比较我们的结果与以前研究的模型与非导数耦合。对于足够重的标量物质，参数共振在再加热宇宙方面是无效的，因为暴胀子与物质的耦合非常弱。如果标量物质场是光，导数耦合会导致轻微的长波长不稳定性，使物质场达到非零期望值。然而，在这种情况下，光标量的长波长波动在膨胀过程中产生，导致大量的宇宙学问题。相反地，暴胀子与规范场的类轴子耦合，在暴胀期间不会导致长波长涨落的产生。然而，同样由于与暴胀子的耦合很弱，参量共振在产生规范场量子方面是无效的。

非最小耦合暴胀中的剧烈预热

Violent Preheating in Inflation with Nonminimal Coupling

本文研究了具有非最小耦合$ξϕ^2R$和四次势$λϕ^4/4$的暴胀模型在预热阶段的粒子产生，包括实标量暴胀、复标量暴胀和阿贝尔Higgs暴胀.我们指出，预热进行得比以前认为的更激烈。如果暴胀子是一个复标量，相位自由度在预热的第一阶段剧烈产生。如果暴胀子是希格斯场，那么纵向规范玻色子的产生也同样剧烈。这是由暴胀子场的时间依赖性中的尖峰状特征引起的，这可以理解为有效势或动力学项突然变化的短时间尺度的结果。所产生的颗粒通常具有非常高的动量$k \lesssim \sqrtλM_\text{P}$。这种产生可能非常强烈，以至于几乎所有的暴胀子能量都在$ξ^2λ\gtrsim {\mathcal O}(100)$的一次振荡中被带走。这可能部分地改变了传统的理解（p）再加热后，膨胀与引力的非最小耦合，如希格斯膨胀。我们还讨论了在预热阶段么正性破坏的可能性。

三线性相互作用预热：超快离子共振

Preheating with Trilinear Interactions: Tachyonic Resonance

我们研究了玻色子三线性相互作用在混沌暴胀后预热中的作用。三线性相互作用项允许大质量暴胀子粒子的完全衰变，这是向辐射支配过渡所必需的。我们发现，通常三线性项是次显性在预热的早期阶段，但它实际上放大了四腿相互作用驱动的参数共振。在三线性项在预热期间占主导地位的情况下，该过程通过具有共振效应的周期性快子放大发生，这是如此有效，以至于预热在几个暴胀子振荡内完成。我们发展了一个分析理论，这个过程，我们称之为快子共振。我们还数值研究了三线性相互作用对预热后动力学的影响。三线性项最终来占主导地位的预热后，导致更快的rescattering和热化比可能发生没有它。最后，我们调查的非重正化相互作用项在预热过程中的作用。我们发现，如果它们存在，它们通常在混沌暴胀模型中占主导地位（同时仍处于可控状态）。由于这些项而产生的预热通过修改后的超声波共振形式进行。

混合暴胀后预热过程中的费米子产生

Fermion production during preheating after hybrid inflation

在暴胀结束时，暴胀子场的相干振荡可以共振放大与之耦合的玻色子和费米子的长波长模.本文在混合暴胀模型中研究了预热过程中这两种粒子的共振产生.暴胀后的暴胀子和希格斯场的相干时间演化会导致费米子的产生非常不同，这取决于它们是耦合到希格斯场还是耦合到暴胀子。对于合理的模型参数值，费米子生产通过参数共振可以是非常有效的。我们研究了在混合模型中预热过程中费米子和玻色子能量密度的相对增长。在预热的初始阶段，费米子的产生占主导地位的相对能量密度，而玻色子模式的指数增长很快接管。

把尾针恢复到公制预热

Restoring the sting to metric preheating

相对增长的领域和度规扰动在预热是敏感的初始条件设置在前面的通货膨胀阶段。最近的工作表明，这可能会保护超级哈勃度量扰动在预热期间免受共振放大。我们表明，这种可能性是脆弱的和敏感的特定形式的暴胀子和其他领域之间的相互作用。在两类预热中自然不存在这种抑制，其中（1）在膨胀期间非暴胀子场的真空远离原点变形，或（2）在膨胀期间非暴胀子场的有效质量很小，但在预热期间很大。与$g^2 ϕ^2 χ^2$耦合的简单玩具模型不同，大多数真实的粒子物理模型都包含这些其他特征。此外，他们一般导致绝热和等曲率模式和非高斯疤痕上的超级哈勃尺度。大尺度相干磁场也可能自然出现。

分数幂预热

Preheating with Fractional Powers

我们认为预热模型中的暴胀的潜力是由分数的权力，是在轴子单值暴胀的情况下。我们假设暴胀子场和标量物质场之间存在标准耦合。我们发现，尽管事实上，最小化潜在的字段值的暴胀子的振荡是非谐的，但仍然有一个参数共振不稳定性，我们确定的Floquet指数描述这种不稳定性作为函数的参数的暴胀子潜在的。

混沌暴胀的预热阶段研究

Study of the preheating phase of chaotic inflation

利用一个有质量标量暴胀子场与N个无质量量子标量场耦合的模型，研究了在混沌暴胀的预热阶段粒子的产生及其对暴胀子场的影响.时空曲率和量子场之间的相互作用的影响被忽略。一个大的N展开被用来获得一组耦合的方程，包括经典暴胀子场的反反应方程。以前的研究预热使用这些方程已经完成。这里的第一个数值解的全套方程组获得的各种值的耦合常数和初始振幅的暴胀子场。状态的选择，使最初的反反应对暴胀场的影响是小的和模式方程的量子场的形式马修方程。潜在的问题有关的量子场的某些模式的参数放大的识别和解决。详细研究了暴胀子场的阻尼。验证了前人的一些预测，并得到了一些新的结果。

小场充气后的预热

Preheating after Small-Field Inflation

虽然在文献中已经大量研究了混沌和混合暴胀模型后的预热，但在小场暴胀模型中的预热，其中暴胀子势的曲率在暴胀期间为负，仍然较少探索。在这些模型中，在暴胀结束时的快子不稳定性导致了一系列的指数大的增加和\emph{decreases}的暴胀子波动的暴胀子凝聚振荡周围的最小值的潜力。净效应是低动量模式之间的竞争，增长和减少显着，与较高的动量增长少，但也减少less.We模式开发了一个分析描述这个过程，这是类似于隧道通过火山形的潜力量子力学问题。取决于参数，预热可能是如此有效，以至于它在小于一个暴胀子冷凝物的振荡中完成。小场暴胀后的预热也可能在宇宙热化之前伴随着一个长时间的物质主导阶段，这取决于暴胀的能量尺度和暴胀子相互作用的细节。最后，这些模型的另一个特点是，在预热结束时的暴胀子波动的频谱可能会在哈勃尺度附近达到峰值。事实上，因为预热开始时，第二个慢滚参数$|η|$变成了一阶，而第一个慢滚参数$ε$仍然比一小得多，宇宙仍然在预热期间膨胀，初始的快子不稳定性放大的模式离开了哈勃半径。这可能导致大量产生原始黑洞和引力波，其频率在今天自然小到足以落入高灵敏度干涉测量实验所能达到的范围。

膨胀宇宙中的预热：无质量情况下的分析结果

Preheating in an Expanding Universe: Analytic Results for the Massless Case

分析结果预热在平坦和开放的混沌膨胀模型，为无质量的暴胀子衰减到进一步的暴胀子量子的情况下。它表明，在这两种情况下的预热非常相似，在闵可夫斯基时空。此外，预热空间平坦和开放的膨胀模型之间的定量差异仍然是为了$10^{-2}$的混沌膨胀的初始条件在这里考虑。

Tachyonic Preheating in Palatini $R^2$ Inflation

We study preheating in the Palatini formalism with a quadratic inflaton potential and an added $αR^2$ term. In such models, the oscillating inflaton field repeatedly returns to the plateau of the Einstein frame potential, on which the tachyonic instability fragments the inflaton condensate within less than an e-fold. We find that tachyonic preheating takes place when $α\gtrsim 10^{13}$ and that the energy density of the fragmented field grows with the rate $Γ/H \approx 0.011 \times α^{0.31}$. The model extends the family of plateau models with similar preheating behaviour. Although it contains…

预热后的一级非热相变

First-order nonthermal phase transition after preheating

在暴胀后的预热过程中，参量共振迅速产生非常大的标量场起伏。在暴胀子场$ϕ$在双势阱中振荡并与另一个标量场$X$相互作用的模型中，X的涨落可以暂时恢复标量对标量的对称性。如果π与X的耦合比暴胀子的自耦合强得多，则随后的对称性破缺是一级相变。我们证明了这种非热相变的存在与晶格模拟的充分非线性动力学的相互作用领域。特别是，我们观察到一个膨胀的气泡成核。

NO模型中的充气和预热

Inflation and Preheating in NO models

我们研究暴胀模型，其中的暴胀场的有效势没有最小值，而是逐渐减少，在大$ϕ$。在这样的模型中，暴胀子场在暴胀后不再振荡，它的有效质量变得非常小，因此基于振荡暴胀子场衰变的再加热标准理论不适用。在很长一段时间内，这种非振荡（NO）模型中唯一的再加热机制是基于膨胀宇宙中的引力粒子产生。这种机制效率很低。我们将表明，它可能会导致宇宙学问题与大的等曲率波动和生产过剩的危险遗物，如引力子和模场。我们还注意到，在这些模式中的再加热阶段的初始条件的设置应重新考虑。如果存在暴胀子场$ϕ$与另一个标量场$χ$的相互作用${g^2} ϕ^2χ^2$，则所有这些问题都可以在最近提出的即时预热场景的背景下得到解决。我们表明，即时预热的NO模型的机制是更有效的比通常的引力粒子生产机制，即使耦合常数$g^2$是非常小的，$10^{-14} \ll g^2 \ll 1$。

预热的有效作用量方法

Effective Action Approach for Preheating

提出一种半经典非微扰方法，通过路径积分和世界线瞬子解计算暴胀后的预热过程，揭示暴胀子振荡驱动的粒子产生机制，并验证其与已有方法的一致性。

预热过程中产生的膨胀子对核合成是一种威胁吗？

Is inflatino production during preheating a threat to nucleosynthesis?

我们讨论了在预热过程中由于真空涨落而产生的暴胀子的超伴子--暴胀子的产生，并认为它们确实会随着暴胀子的衰变而产生热浴。因此它们不会生存下去，直到核分裂对它构成威胁。

任意幂律势暴胀预热的数值研究及曲率机制的实现

Numerical study of inflationary preheating with arbitrary power-law potential and a realization of curvaton mechanism

在暴胀预热期间，暴胀子场中储存的能量迅速转化为其他熵场的激发。这一阶段的特点是由于参数共振而产生指数粒子，并且众所周知难以使用解析方法进行分析。我们发展了一个详细的数值模拟来研究暴胀子的潜力是一个幂律函数与任意的幂指数时的暴胀预热。为了实现一个成功的优雅退出从一个原始的暴胀阶段到一个平滑的，振荡的阶段，在预热过程中，我们假设暴胀子潜力减少到一个二次函数的红外制度，这可能被视为在低能量尺度的质量项。通过这种简化，我们的数值方法可以应用于非常规的混沌暴胀模型。为了证明其有效性，我们数值分析了受弦论启发的轴单值暴胀的预热阶段。通过微扰分析，我们的结果表明，原初曲率微扰的功率谱可以由熵场的涨落而不是暴胀子的涨落所支配，这可以看作是曲率机制通过预热过程的一种特殊实现.

带电暴胀子及其规范场：预热和再加热的初始条件

The charged inflaton and its gauge fields: preheating and initial conditions for reheating

我们计算粒子生产过程中的通货膨胀和在早期阶段的再加热后的通货膨胀模型与带电标量场耦合到阿贝尔和非阿贝尔规范场。详细分析了原始电场、磁场和电荷涨落在膨胀和预热结束时的功率谱。我们仔细考虑高斯约束在通货膨胀和预热，并澄清的纵向分量的电场的作用。我们计算了产生的规范场在暴胀凝聚体上的反作用的时间尺度，标志着场的非线性演化的开始。我们提供了一个处方的初始条件晶格模拟必要的捕捉随后的非线性动力学。在观测方面，我们发现，原始磁场产生的太小，以解释银河系尺度上的磁场的起源和电荷的波动是在本文所考虑的模型的观测范围内。

费米子的预热

Preheating of Fermions

在暴胀宇宙学中，构成宇宙的粒子是在暴胀后由于与振荡暴胀子场的相互作用而在再加热过程中产生的。在玻色子区，粒子产生的主要通道是参数共振的非微扰区，即预热，在此期间玻色子以指数速度产生。泡利阻塞禁止费米子的无限产生。由于这个原因，人们一直默默地假设费米子的产生可以用微扰理论来处理单个暴胀子的衰变。我们考虑费米子与相干振荡暴胀子相互作用的产生。我们发现，实际的粒子生产发生在费米子的参数激发的制度，导致预热费米子。费米子预热与微扰的预期有很大不同。费米子的数密度随时间呈周期性变化。费米子的总数在很宽的动量范围$\propto q^{1/4}$内迅速饱和到一个平均值，其中$q$是通常的共振参数。费米子的共振激发可能影响到暴胀子的转移能量、再加热温度的估计以及超重费米子和引力子的丰度。回到玻色子扇区，在参数共振带之外，存在着在动量范围$\propto q^{1/4}$内具有有界占据数的玻色子的参数激发的附加效应。

DBI充盈时的增强（p）再加热

Enhanced (p)reheating in DBI Inflation

我们研究了DBI混合暴胀中的预热问题。预热的发生是因为物质场与暴胀子的非最小耦合。尽管耦合很小，预热发生作为一个狭窄的参数共振，其中物质场和暴胀子模式是指数创建。我们表明，在使用的近似，该过程是非常有效的，在后期。共振阶段让位于暴胀到玻色子或费米子自由度的衰减，并确定了相应的再加热温度。

再热温度与右手中微子质量

Reheat Temperature and the Right-handed Neutrino Mass

我们讨论的再加热温度在即时预热的情况下。在这种情况下，在暴胀的最后阶段，暴胀子场首先通过瞬间预热机制衰减成另一个具有巨大数密度的标量场。随后，产生的标量场衰变为正常物质，伴随着通常的再加热机制。作为一个暴胀模型，我们确定暴胀子作为一个场，它产生了一个质量的右手（s）中微子。瞬时预热机制的一个有趣的结果是，再加热温度与衰变粒子{ \it右手中微子} $T_R \propto M_R$的质量成正比。这是非常不同的普通微扰再加热的情况下，再加热温度成正比的暴胀子的质量。

山顶充气后预热期间的爬坡

Hill crossing during preheating after hilltop inflation

在“山顶暴胀”中，暴胀发生在暴胀子场从接近其势能的最大值（即“山顶”）缓慢地向其最小值滚动时。当暴胀子势与相变相关联时，在此相变期间产生的可能的拓扑缺陷（例如畴壁）在暴胀期间被有效地稀释。通常假设它们在暴胀后也不会重新形成，即暴胀子场停留在“山”的一侧，最终在最小势能附近进行阻尼振荡。在本文中，我们研究的线性和非线性阶段的预热后山顶膨胀。我们发现，在快子振荡阶段的暴胀子场的波动增长足够强大，使暴胀子场形成的位置空间中的区域，它跨越“山顶”对“错误的真空”。我们使用晶格模拟研究这些过冲区域的形成和行为：这些区域形成的不是持久的畴壁，而是类椭圆形结构（即在两个真空之间振荡的局部气泡），这应该包括在山顶暴胀预热的仔细研究中。

多场中的极大原始非高斯性：在无质量预热中的应用

Very Large Primordial Non-Gaussianity from multi-field: Application to Massless Preheating

本文导出了一个适用于大于哈勃半径的尺度的、仅包含局部项的、多个场的二阶曲率扰动的一般表达式，只要它的展开是由单个场的能量密度引起的.作为一个应用，在我们以前的论文[1]的启发下，我们将我们的形式主义应用于预热期间的两个场，其中暴胀子振荡源于控制宇宙膨胀的$λϕ^4$势。通过$g^2ϕ^2σ^2$耦合到暴胀子的第二场$σ$由真空涨落激发。$σ$的激发模式放大了超哈勃等曲率扰动，这引发了二阶曲率扰动，从而产生了显著大的非高斯性。我们的结果表明，在3暴胀子振荡的参数范围内，$1< g^2/λ< 3$，非高斯参数变为：$f_{NL}\geq {\cal O}(1000)$，这已经排除了目前的WMAP观测。

Spillway Preheating

In traditional models only an order one fraction of energy is transferred from the inflaton to radiation through nonperturbative resonance production in preheating immediately after inflation, due to backreaction effects. We propose a particle production mechanism that could improve the depletion of the inflaton energy density by up to four orders of magnitude. The improvement comes from the fast perturbative decays of resonantly produced daughter particles. They act as a "spillway" to drain these daughter particles, reducing their backreaction on the inflaton and keeping the resonant producti…

最小预热

Minimal Preheating

本文研究了inflation后由Hubble参数振荡引起的轻标量场诱导粒子产生，给出了inflaton凝聚体到粒子激发能量转移效率的模型无关下界。

非均匀暴胀子场山顶暴胀后的参数共振

Parametric resonance after hilltop inflation caused by an inhomogeneous inflaton field

我们研究了山顶暴胀后的预热，其中暴胀子耦合到另一个标量场，例如右手中微子，它提供了一种机制，用于产生正确的初始条件的通货膨胀，也是一个衰变通道的暴胀子，允许再加热和非热leptogenesis。在这种耦合的存在下，我们发现，在快子预热和快子振荡的阶段，在此期间的暴胀子场变得不均匀，可以有一个后续的预热阶段，在那里的波动的其他字段得到共振增强，从初始真空波动的幅度相同的顺序（甚至更大）的暴胀子场。这种共振增强不同于通常的参数共振，因为暴胀子场在增强发生时是不均匀的。我们研究这种效果，使用晶格模拟以及半解析与广义Floquet分析不均匀的背景场。

膨胀预热中混沌台球的非高斯尖峰

Non-Gaussian Spikes from Chaotic Billiards in Inflation Preheating

一类新的非高斯曲率涨落<$pr（\bx）\equiv δN（χ i）产生于非暴胀子场χ i的后暴胀预热行为.其台球般的混沌动力学在预热e折叠的数量N（χ i）中留下规则的对数间隔窄尖峰。我们在分离宇宙近似下对超对称激发的四次暴胀子和耦合势进行了高精度的晶格模拟，计算出N（χ i）作为（近似齐次）初始条件χ i的函数。χ i（\bx）的超视界模导致了π_{pr}的正向尖峰漂移，从而在通常的与符号无关的暴胀引起的微扰上增加了负的引力势涨落，这在大的宇宙结构和（极化的）温度CMB冷点中可观察到。

全息预热

Holographic Preheating

我们提出了强耦合下宇宙预热的全息描述。在这种情况下，暴胀子和物质场之间的能量转移是由全息超导体模型来模拟的。预热过程中物质场的指数放大可以用边界扩张的体时空中亚稳态“黑洞“的准正规模来描述。我们的结果表明，在强耦合的情况下，可以连续产生的物质场相反，弱耦合的情况下，不连续的物质增长作为暴胀子振荡。此外，在强耦合下，物质场的放大对暴胀子真空期望值的依赖性增强。凭借所提出的机制，暴胀后极高温度下的极早期宇宙的物理学可能变得容易理解。

预热过程中电弱真空的命运

Fate of Electroweak Vacuum during Preheating

根据目前的希格斯/顶夸克质量实验数据，我们的电弱真空可能是亚稳态的。如果情况确实如此，那么高尺度暴胀模型就需要在暴胀过程中真空的稳定机制。一个可能的候选者是希格斯暴胀/曲率耦合，因为它诱导一个额外的质量项希格斯在慢滚制度。然而，在暴胀之后，额外的质量项振荡，它可能通过在暴胀子振荡时期产生大的希格斯波动来破坏我们的电弱真空。在本文中，我们研究是否Higgs暴胀/曲率耦合可以保存我们的真空，适当地考虑在预热阶段的Higgs生产。我们把上界的希格斯暴胀/曲率耦合，并讨论可能的动力学，可能会放松他们。

规范理论中的预热相变

Phase transitions from preheating in gauge theories

我们通过研究阿贝尔Higgs模型的数值晶格模拟表明，非热相变所产生的膨胀后的预热在规范Higgs模型在相当一般的情况下是可能的。这可能导致形成规范拓扑缺陷，如果膨胀结束的尺度足够低，预热后会导致电弱重子生成。

On gravitational preheating

We consider dark matter production during the inflaton oscillation epoch. It is conceivable that renormalizable interactions between dark matter and inflaton may be negligible. In this case, the leading role is played by higher dimensional operators generated by gravity and thus suppressed by the Planck scale. We focus on dim-6 operators and study the corresponding particle production in perturbative and non-perturbative regimes. We find that the dark matter production rate is dominated by non-derivative operators involving higher powers of the inflaton field. Even if they appear with small Wi…

关于费米子预热理论

On the Theory of Fermionic Preheating

在暴胀宇宙学中，构成宇宙的粒子是在暴胀后由于它们在预热过程中与移动的暴胀子场相互作用而产生的。在费米子部门，领先的渠道是在非微扰制度的参数激发，这尊重泡利阻塞，但显着不同的微扰预期的平衡粒子生产。我们发展了费米子预热耦合到暴胀子的理论，在没有宇宙膨胀和有宇宙膨胀的情况下，对于轻费米子和大质量费米子，分析计算所产生的费米子的占据数，重点是它们的光谱和时间演化。在大的共振参数$q$的情况下，我们延伸的连续抛物散射的方法，早期开发的玻色子预热的remmions。在膨胀的宇宙中，费米子的参量激发是随机的。在几十个暴胀子振荡内，很快就产生了费米子，填满了货币空间中半径为$\simeq q^{1/4}$的球体。我们扩展我们的形式主义超重费米子的生产和'即时'费米子创建。

模块化充盈后预热

Preheating After Modular Inflation

我们研究（p）再加热模块（闭弦）暴胀的情况下，特别强调卡勒模量/轮盘赌模型。通常假设在这种模型中再加热是通过微扰衰变发生的。然而，我们发现，有非常强的非微扰预热衰变通道相关的特定形状的暴胀子潜在的（这是高度非线性的，有一个非常陡峭的最小值）。通过快子不稳定性和宽带参数共振的组合进行的模块膨胀后的预热，也许是文献中已知的膨胀后预热的最猛烈的例子。此外，我们考虑随后的能量转移到标准模型部门的情况下，标准模型粒子被限制在D 7膜包装的暴胀爆破周期的紧致流形，或者更有趣的是，一个非暴胀爆破周期。我们明确地确定在这两种情况下的暴胀子的衰变通道。我们还考虑了暴胀周期在暴胀结束时收缩到弦尺度的情况;在这里，再加热的场论处理是不够的，必须转向弦的描述。我们估计的衰变率的暴胀和再热温度的各种方案。

DEFROST：一种模拟充气后预热的新程序

DEFROST: A New Code for Simulating Preheating after Inflation

在暴胀结束时，动力学不稳定性可以迅速地将均匀冷暴胀子的能量沉积到其他场的激发中。这一过程被称为预热，是相当剧烈、不均匀和非线性的，必须用数值方法研究。本文提出了一种新的模拟膨胀宇宙中标量场动力学的程序。与现有的替代方案相比，它显着提高了计算的速度和准确性，并完全用于3D可视化。我们重现以前发表的结果预热简单的混沌暴胀模型，并进一步研究非线性动力学的暴胀衰变。令人惊讶的是，我们发现这些场并不想像人们想象的那样热化。进化并没有直接达到平衡，而是停留在一个相当简单但相当不均匀的状态。特别是总能量密度的一点分布函数在各种双场预热模型中具有普遍性，并且可以用对数正态分布来描述。人们很容易把这种状态归因于标量场湍流。

Gravitational dark matter production in Palatini preheating

We study preheating in plateau inflation in the Palatini formulation of general relativity, in a special case that resembles Higgs inflation. It was previously shown that the oscillating inflaton field returns to the plateau repeatedly in this model, and this leads to tachyonic production of inflaton particles. We show that a minimally coupled spectator scalar field can be produced even more efficiently by a similar mechanism. The mechanism is purely gravitational, and the scalar field mass can be of order $10^{13}$ GeV, larger than the Hubble scale by many orders of magnitude, making this a c…

充气后再加热和预热

Reheating and Preheating after Inflation

假设在暴胀过程中，所有的能量都包含在一个缓慢滚动的暴胀子场$ϕ$中。构成宇宙的粒子是由于与膨胀后相干振荡的场$ϕ$的相互作用而产生的。粒子产生的主要通道是参数共振的非微扰区，即预热。本文简要地评述了预热理论的一些最新发展。作为原型，我们使用膨胀宇宙中的模型${λ\over 4}ϕ^4 + {m^2 \over 2}ϕ^2+ {g^2\over 2}ϕ^2χ^2$。在不同的参数域中，预热$(ϕ\to χ)$或$(ϕ\to δϕ)$的特征是不同的，从规则Lamé到随机参数共振。幸运的是，在许多重要的情况下，都能找到简单的解析共振解，最终，一幅统一了不同状态的图出现了。

预热过程中的相动力学和粒子产生

Phase dynamics and particle production in preheating

研究了一个简单的大质量暴胀子场$ϕ$与另一个具有相互作用项$g^2ϕ^2χ^2$的标量场$χ$的耦合模型。我们使用Kofman { \em et al.}（Phys. Rev. D { \bf 56}（1997）3258 [arXiv：hep-ph/9704452]），以给出$χ$场模式的动力学的完整描述，包括相位的行为，根据简单的圆图族的迭代。当考虑宇宙膨胀时，这类映射的参数是时间的函数。有了这个更详细的描述，我们得到了一个系统的研究作为暴胀场和耦合参数的函数的粒子生产的效率，我们发现，对于$g \lesssim 3 \times 10^{-4}$的宽共振停止在预热的第一阶段。

额外尺寸的预热

Preheating with extra dimensions

本文研究了具有二次暴胀子势$V(ϕ)=\frac12 m^2ϕ^2$的高维广义Kaluza-Klein理论中的预热问题，其中明确地包含了度量扰动.我们考虑的系统是多场模型，其中存在一个对应于紧化尺度的标量场$σ$和另一个通过相互作用$\frac12 g^2ϕ^2χ^2+\tilde{g}^2ϕ^3χ$耦合到暴胀子的标量场$χ$。在$\tilde{g}=0$的情况下，我们发现，在$χ$场涨落可以增强通常的方式由参数共振的情况下，微扰子不经历参数放大。在存在$\tilde{g}^2ϕ^3χ$耦合的情况下，对于大耦合$\tilde{g}$，度规扰动的增长适度地放大了亚哈勃尺度的介子涨落。在超哈勃尺度下，考虑到产生的$χ$粒子的反反应效应，介子涨落和度规扰动的增强是微弱的。我们认为，不仅是有可能预测普通的暴胀光谱在大尺度上，但额外的维度可以在我们的情况下保持静态预热。

彩色充气后预热

Preheating after technicolor inflation

本文研究了暴胀模型中由参数共振引起的粒子产生，其中暴胀子由最轻的复合态产生。对于暴胀模型，有效理论与引力非极小耦合。关于预热，我们详细研究了一个复合暴胀子场$ϕ$与另一个标量场$χ$的耦合模型，其中包含相互作用项$g^{2}ϕ^{2}χ^{2}$。特别地，在闵可夫斯基空间中，参数共振的阶段可以由Mathieu方程描述。有趣的是，我们发现，在我们的模型中，通常可以实现宽共振，并且可能是有效的，从而导致该过程中粒子密度的数量呈指数级增加。

Non-perturbative production of fermionic dark matter from fast preheating

We investigate non-perturbative production of fermionic dark matter in the early universe. We study analytically the gravitational production mechanism accompanied by the coupling of fermions to the background inflaton field. The latter leads to the variation of effective fermion mass during preheating and makes the resulting spectrum and abundance sensitive to its parameters. Assuming fast preheating that completes in less than the inflationary Hubble time and no oscillations of the inflaton field after inflation, we find an abundant production of particles with energies ranging from the infl…

When does the Schwinger Preheating Occur?

When the inflaton couples to photons and amplifies electric fields, charged particles produced via the Schwinger effect can dominate the universe after inflation, which is dubbed as the Schwinger preheating. Using the hydrodynamic approach for the Boltzmann equation, we numerically study two cases, the Starobinsky inflation model with the kinetic coupling and the anisotropic inflation model. The Schwinger preheating is not observed in the latter model but occurs for a sufficiently large inflaton-photon coupling in the first model. We analytically address its condition and derive a general attr…

超对称高尺度暴胀中的再加热

Reheating in supersymmetric high scale inflation

受参考文献\cite{am1,am2}的启发，我们分析了在超对称性中暴胀子衰变是如何使宇宙再热的。在非超对称情况下，暴胀子通常通过预热而衰变，除非它与其他场的耦合非常小。人们会天真地认为，超对称性增强了玻色子的预热，因为它引入了新的标量，如平方子和slepton。相反，我们指出，预热是不可能在超对称性。原因是标量势中的平坦方向，按slepton和squark场的规范不变组合分类，在早期宇宙中一般都朝着大真空期望值（VEV）移动。他们通过标准模型汤川耦合，这在运动学上阻止VEVs $> 10^{13}$ GeV的预热，诱导超对称保持质量的暴胀子衰变产物。只有在平坦方向开始振荡之后，并且一旦平坦方向VEV充分红移，才允许衰减。对于具有弱尺度超对称性的模型，这通常发生在哈勃膨胀率：$H \simeq (10^{-3}-10^{-1}) {\rm TeV}$，此时暴胀子在微扰状态下衰变。据我们所知，这是第一次在超对称性中正确处理暴胀子衰变到标准模型粒子的分析。有许多重要的结果：没有危险的超对称遗迹（特别是引力子）的过度生产，超重暗物质的共振激发，以及没有通过非微扰产生右手中微子的非热leptogenesis。最后，超对称平坦方向甚至可以通过不让辅助场变成快子场来破坏混合暴胀。

Tachyonic Preheating in Plateau Inflation

Plateau inflation is an experimentally consistent framework in which the scale of inflation can be kept relatively low. Close to the edge of the plateau, scalar perturbations are subject to a strong tachyonic instability. Tachyonic preheating is realized when, after inflation, the oscillating inflaton repeatedly re-enters the plateau. We develop the analytic theory of this process and expand the linear approach by including backreaction between the coherent background and growing perturbations. For a family of plateau models, the analytic predictions are confronted with numerical estimates. Ou…

The Linear Regime of Tachyonic Preheating

Tachyonic preheating is realized when the inflaton repeatedly returns to a convex region of the potential during the post-inflationary oscillating phase. This will induce a strong tachyonic instability and lead to a rapid fragmentation of the coherent field that can complete within a fraction of an $e$-fold. In this paper, we study the linear regime of this process in a model-independent way. To this purpose, we construct simplified models that provide an analytic Floquet theoretic description of mode growth. This approach captures the essential features of well-motivated tachyonic preheating …

Preheating in Palatini Higgs inflation on the lattice

We study preheating following Higgs inflation in the Palatini formulation of gravity. We numerically evolve perturbations of the radial mode of the Higgs field and that of three scalars modeling the gauge bosons. We compare the two non-perturbative mechanisms of growth of excitations -- parametric resonance and tachyonic instability -- and confirm that the latter plays the dominant role. Our results provide further evidence that preheating in Palatini Higgs inflation happens within a single oscillation of the Higgs field about the bottom of its potential, consistent with the approximation of a…

预热过程中平板方向的规范介导曲率

Gauge-Mediated Curvature of the Flat Directions During Preheating

通常人们期望暴胀子场与一些规范带电粒子耦合，允许它在再加热过程中衰变。这样的粒子然后扮演信使的角色，规范介导的超对称性破缺期间和（不久）后的膨胀和辐射诱导软质量的所有其他$D$ -平坦的方向。我们表明，在预热阶段，这种规范介导的软质量通常远大于哈勃参数在通货膨胀。由于参数共振效应，超对称性（SUSY）破缺扮演了戏剧性的角色，这确保了暴胀子主要衰变为玻色子而不是费米子。费米-玻色占据数的不同导致了大的规范介导的软质量，这决定了后暴胀的平坦方向的演化，表明规范信使介导的非热相变可能在阿菲尔克-戴恩机制中起着至关重要的作用，从而产生重子不对称性。

通货膨胀后再加热理论初探

Towards the Theory of Reheating After Inflation

暴胀后的再加热是由于振荡暴胀子场产生粒子而发生的。在本文中，我们描述的微扰方法再加热，然后集中在影响超出微扰理论。它们与称为预热的参数共振阶段有关。如果暴胀子场的初始振幅足够大，它可能发生在膨胀的宇宙中。我们研究了一个简单的大质量暴胀子场与另一个标量场X的耦合模型。该模型的参数共振范围很广。它以一种非常不寻常的随机方式发生，这与忽略宇宙膨胀时的参量共振不同。与振荡暴胀子场相互作用的量子场经历了一系列的反冲，这些反冲发生在彼此不相关的相位上。我们称这个过程为随机共振。我们发展的预热理论考虑到宇宙的膨胀和产生的粒子的逆反应，包括再散射的影响。预热过程可以分为几个不同的阶段。在第一阶段，产生的粒子的反反应并不重要。在第二阶段，反反应增加了暴胀子场的振荡频率，这使得该过程比以前更有效。然后，与X粒子的散射相关的效应终止共振。我们计算了X粒子的密度和它们的量子涨落，并考虑了所有的反反应效应。这使我们能够找到质量和耦合常数的范围，其中一个有效的预热。特别是，在某些条件下，这个过程可能会产生质量比暴胀子场的质量大得多的粒子。

Gravitational dynamics in Higgs inflation: Preinflation and preheating with an auxiliary field

The dynamics of both the preinflationary and the preheating epochs for a model consisting of a Higgs inflaton plus an additional auxiliary field are studied in full General Relativity. The minimally coupled auxiliary field allows for parametric-type resonances that successfully transfer energy from the inflaton condensate to particle excitations in both fields. Depending on the interaction strengths of the fields, the broad resonance periods lead to structure formation consisting of large under/over-densities, and possibly the formation of compact objects. Moreover, when confronting the same m…

在混合暴胀中预热宇宙

Preheating the universe in hybrid inflation

现代宇宙学的基本问题之一是解释今天宇宙中所有物质和辐射的起源。暴胀模型预测，暴胀结束时标量场的振荡将把暴胀子的相干能量密度转化为大量粒子，这是宇宙目前熵的原因。从暴胀时代到辐射时代的过渡最初被称为再加热，我们现在了解到它可能由三个不同的阶段组成：预热，即均匀暴胀子场相干地衰变成玻色子波（标量和/或矢量）具有大的占据数;逆反应和再散射，其中不同的能带混合;最后是退相干和热化，其中这些波分裂成热化的粒子，并在一定温度下获得黑体光谱。这三个阶段是非微扰、非线性和不平衡的，我们才刚刚开始了解它们。在这次演讲中，我将集中在预热部分，把重点放在混沌和混合暴胀预热之间的差异。

暴胀再加热与费米子

Inflationary Reheating and Fermions

暴胀结束时暴胀子场的相干振荡可以参数化地激发费米子，就像在预热中产生玻色子一样。虽然保利阻塞法禁止了费米子的数量以指数方式增长，但费米子的产生方式与简单微扰理论的预期有很大的不同。在这里，我讨论的性质，费米子生产后的通货膨胀和可能的应用，包括有效地转移的暴胀子能量和生产的超大质量费米子在费米子预热。

暴胀子 $Z_2$ 对称性破缺后希格斯预加热产生的引力波

Gravitational Waves from Higgs Preheating after Inflaton $Z_2$-Symmetry Breaking

本文通过格点模拟研究暴胀子 $Z_2$ 对称性破缺后的希格斯预加热，发现参数共振产生振幅约 $10^{-6}$ 的高频引力波，红移后峰值频率约 $10^9$ Hz，振幅约 $10^{-10}$，有望被未来谐振腔探测器探测。