CMB anomalies and the effects of local features of the inflaton potential
最近对WMAP和Planck数据的分析表明，在尺度分别为$k=0.002$ Mpc、${}^{-1}$和$k=0.0035$ Mpc ${}^{-1}$的原始扰动谱中，存在一个下降和一个凸起。我们首次分析了暴胀子势的局部特征对原始谱标度不变性的影响。我们进行了最佳拟合分析的宇宙微波背景（CMB）辐射温度和偏振数据。对于无特征模式，特征的作用可以提高与观测数据的一致性。最佳拟合局部特征主要在凹凸区域中影响原始曲率谱，使谱在其他尺度上不受影响。
2017-04-17 astro-ph.CO
Observing Cosmic Reheating with the expanded Simons Observatory
South China Normal University（华南师范大学）；UCLouvain（天主教鲁汶大学）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）
利用扩展的西蒙斯天文台配置，研究在探测到原初引力波（张标比r=0.0036或0.01）时，约束再加热温度和暴胀子耦合的前景。
2026-06-12 astro-ph.CO hep-ph
Saddle point inflation in string-inspired theory
希格斯粒子质量的观测值表明，普朗克尺度以下不存在超对称性，并且希格斯粒子可以扮演暴胀子的角色。我们研究了在没有超对称的弦理论中鞍点暴胀的一般结构。我们指出，为了实现成功的暴胀，弦尺度被固定在GUT尺度$\sim10^{16}$ GeV附近。我们发现暴胀子可以很自然地与希格斯场等同起来。
2015-08-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing features in inflaton potential and reionization history with future CMB space observations
我们认为，在未来的宇宙微波背景（CMB）偏振测量的原始功率谱的探测功能的前景。在暴胀情形的范围内，光谱中的这些特征可以由暴胀子势中的局部非光滑部分（一般是光滑的和准平坦的）产生，而这些局部非光滑部分又可能源于与暴胀子相互作用的其他量子场在暴胀期间的快速相变。它们可以拟合CMB温度功率谱中的一些异常值，这些异常值在标准的暴胀${\mathrmΛ}$ CDM模型中没有得到解决。我们认为Wiggly Whipped Inflation（WWI）是一个理论框架，与标准的暴胀模型相比，它改善了普朗克2015年温度和极化数据的拟合，尽管没有达到统计学显著水平。我们表明，在第一次世界大战模型的潜力的某些类型的功能，导致振荡的原始功率谱，扩展到中等和小尺度可以约束高置信度（在3 $σ$或更高的置信水平）的仪器作为宇宙起源探测器（CORE）。为了研究暴胀特征和再电离时代的足迹之间可能的混淆，我们考虑了一个扩展的再电离历史，随着红移的减少，自由电子单调增加。我们讨论了目前的限制，这个模型的扩展再电离和未来的预测与核心。我们还预测，在何种程度上，这种扩展的再电离可以在识别数据中的暴胀特征时造成混乱。
2018-04-04 astro-ph.CO
f(R) Gravity with k-essence scaling relation and Cosmic acceleration
一个修正的引力理论与$f(R)=R^2$耦合到一个暗能量拉格朗日$L=-V(ϕ)F(X)$，$X=\nabla_μϕ\nabla^μϕ$，给出了合理的宇宙学方案时，修正的弗里德曼方程求解的标度关系$X (\frac{dF}{dX})^{2}=Ca(t)^{-6}$。当$L$与爱因斯坦引力耦合时，对于恒势$V(ϕ)$，这个关系式是有效的。$ϕ$是k本质标量场，而$a(t)$是比例因子。各种方案是：（1）辐射占主导地位的Ricci平坦宇宙与减速参数$Q=1$。$ϕ$的解是小时间的暴胀子场。(2)$Q$总是负的，我们从一开始就加速了宇宙的膨胀，$ϕ$是小时间的暴胀子。（3）减速参数$Q= -5$，即宇宙加速膨胀。$ϕ$是一个小时间的膨胀。(4)A对$f(R)= R^n$的推广表明，无论何时$n > 1.780$或$n < - 0.280$，$Q$都将为负，我们将有宇宙的加速膨胀。在小的时候，$ϕ$又是一个膨胀子。
2015-12-16 astro-ph.CO gr-qc
An Inflationary Probe of Cosmic Higgs Switching
当标量希格斯场耦合到经典振荡的标量模场时，它可以重复地打开和关闭。模翻转稳定和快子值之间的希格斯质量项。我们研究的宇宙学场景中，这种重复的相变发生在通货膨胀。一个将希格斯场耦合到暴胀子的无关算符可以在暴胀子的关联函数中留下相变的图案。使用数值和分析研究，我们表明，暴胀2点函数进行特征印记的模量振荡和它的影响希格斯玻色子。我们简要地评论这种模式的潜在的可观测性，以及如何将它们与早期宇宙中的其他动力学区分开来。
2020-05-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Connecting Cosmic Inflation to Particle Physics with LiteBIRD, CMB-S4, EUCLID and SKA
本文提出解析方法评估未来 CMB 及多巡天联合观测对再加热温度和暴胀子耦合的约束，证明 LiteBIRD、CMB-S4 等可连接宇宙暴胀与粒子物理。
2024-07-20 astro-ph.CO hep-ph
Inflaton candidates: from string theory to particle physics
宇宙暴胀是现代宇宙学的基石。特别是，在2015年普朗克任务报告关于宇宙微波背景（CMB）之后，人们越来越有兴趣在基础理论中寻找暴胀子候选者，并最终用未来的CMB数据进行测试。本论文提出的暴胀模型使用的方法，可以被描述为冒险自上而下或自下而上沿能量尺度。在自上而下的动机下，我们研究了弦论和超引力（SUGRA）中的暴胀现象，即（多重）3-形式，Dirac-Born-Infeld Galileon模型，弦场论体系和$\mathcal{N}=1$ SUGRA $α-$吸引子模型.在自下而上的动机，我们构建了一个大统一理论为基础的暴胀模型与额外的共形对称性和研究不仅通货膨胀，但也提供相关的粒子物理的预测。我们的研究工作包括在正则、非正则和诱导引力框架下由标量场驱动的各类暴胀。所有这些模型都与普朗克数据一致，并得到了关键的原始宇宙学参数的支持，如标量谱指数$n_{s}$，张量与标量比$r$，以及原始非高斯性。未来旨在探测原始引力波和CMB非高斯性的探测器可以进一步帮助区分它们。
2018-07-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Natural inflation with and without modulations in type IIB string theory
我们提出了一个机制的自然暴胀和没有调制的IIB型弦论理论的框架内的环形orientifold或orbifold。我们明确地构造了复结构的稳定化势，即复结构模的虚部之一变为轻的暴胀子.暴胀子势是由高吉诺凝聚项产生的，它接受由复结构模场值确定的单圈阈值修正，而暴胀子的轴子衰变常数则由单圈因子的倒数增加.我们还发现，阈值修正也会引起自然暴胀对原始标量势的调制。根据这些调制，我们可以预测几个大小的张量-标量比以及WMAP，普朗克和/或BICEP 2合作报告的其他宇宙学观测值。
2015-06-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Circumventing the eta problem in building an inflationary model in string theory
eta问题是在弦论中建立一个成功的暴胀模型的最重要的障碍之一。对暴胀子势的普朗克质量抑制修正通常会导致暴胀子质量达到哈勃尺度的量级，并对η慢滚参数产生单位量级的贡献，从而使长时间的慢滚暴胀成为不可能。我们证明了这个问题的严重性的背景下，膜反膜膨胀在一个扭曲的喉咙的卡-丘通量紧致化与所有现象学上危险的模量稳定。使用精确的数值解，我们表明，eta问题可以避免的情况下，暴胀子是非最小耦合到重力和狄拉克-玻恩-因菲尔德（DBI）的动力学项。我们表明，由此产生的宇宙微波背景（CMB）观测值，如措施的非高斯，原则上，可以作为一个探针的标量引力耦合。
2009-10-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Reheating for Closed String Inflation
我们指出了一些突出的挑战，嵌入膨胀宇宙学的弦论研究模型的再加热过程中，暴胀子是一个封闭的弦模式参数化的内部循环的紧化流形的大小。一个现实的暴胀模型必须解释宇宙微波背景辐射中的微小扰动，以及如何在暴胀后激发普通物质的自由度，这是大爆炸核合成成功所必需的。我们研究这些问题的重点是两个有前途的通货膨胀模型嵌入在大体积IIB型通量紧致化。我们表明，现象学的要求和一致性的有效场论治疗意味着在低能量的一个隐藏的部门与一个可见的部门，最小超对称标准模型领域居住在一起的存在。详细计算了暴胀子与隐区场、可见区场和模区场的耦合，发现暴胀子主要激发的是可见区场，而隐区场在暴胀结束后被大量激发。这对隐扇区模型的建立设置了严格的限制，其中最有希望的场景出现为纯N=1 SYM理论，禁止暴胀子的运动学衰减到隐扇区。在这种情况下，有可能用可见的自由度对宇宙进行再加热，尽管在某些情况下，我们发现了TeV尺度的超对称性和再加热之间的新张力，而这是在TeV尺度的超对称性和暴胀之间的众所周知的张力之上。
2010-05-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
String moduli inflation: an overview
我们提出了一个概述的暴胀模型来自弦论，主要集中在封闭弦模作为暴胀子。在详细讨论了eta问题和不同的方法来解决它，我们描述了可能的方法来获得一个德西特真空与所有闭弦模量稳定。然后，我们寻找通货膨胀的方向，并提出了一些最有希望的情况下，inflatons是真实的或虚部的凯勒模量。我们特别注意提取潜在的可观测的影响，显示如何大多数情况下预测可以忽略不计的引力波，因此可以排除普朗克卫星。最后，我们简要地提到了弦宇宙学中除了导出暴胀之外的一些公开挑战。
2011-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
What can the CMB tell about the microphysics of cosmic reheating?
在暴胀宇宙学中，暴胀后的宇宙再加热为热大爆炸设定了初始条件。我们调查如何CMB数据可以用来研究有效的潜力和耦合的暴胀子在再加热和约束的微观物理。如果存在由参数共振或其他不稳定性驱动的预热阶段，则再加热期间的热历史和膨胀历史以复杂的方式取决于大量的微物理参数。在这种情况下，CMB观测值和微物理参数之间的联系只能建立密集的数值研究。这些研究可以帮助改善特定模型中CMB对有效暴胀子势的约束，但参数简并通常使其不可能为单个微物理参数提取有意义的最佳拟合值。另一方面，如果再加热是由微扰过程驱动的，那么就有可能从CMB数据中约束暴胀子耦合和再加热温度。这提供了一个基本微物理参数的间接探测，这些参数很可能永远无法在实验室中直接测量，但通过为热大爆炸奠定基础，对宇宙的演化产生了巨大的影响。
2016-02-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axions in String Theory $-$ Slaying the Hydra of Dark Radiation
人们普遍认为，弦论很容易就能在宇宙学所青睐的质量范围内考虑到QCD轴子。所需的小衰减常数，$f_a\ll M_P$，可以通过使用一个大的紧致化体积来实现。这指向了大体积方案，而大体积方案又做出了某些宇宙学预言：首先，闭弦轴子的行为类似于暴胀前方案中的场论轴子，即初始值可以调整，但受到等曲率波动的约束。此外，体积代表了一个长寿命的模量，可能会导致早期的物质为主的阶段。最后，体积模量衰减到它自己的轴子往往会过度产生暗辐射。在本文中，我们的目标是仔细分析宇宙学的研究模型，不仅允许一个QCD轴子，但也包括通货膨胀。一般来说，等曲率波动的限制限制了我们对相对低尺度暴胀的研究，在当前的弦理论背景下，这就指向了凯勒模量暴胀。作为一个新的功能，我们发现，最轻的（体积）模量强烈的希格斯耦合。因此，它很快衰减到SM，从而解决了原来的暗辐射问题。这种衰变比暴胀子的衰变快得多，这意味着再加热是由暴胀子衰变决定的。暴胀子可能会重新引入暗辐射问题，因为它以相等的速率衰变为较轻的模量和它们的轴子。然而，由于它与QCD-介子的混合，暴胀子也有一个直接的衰变率到SM，增强了SM规范玻色子的数量。这导致暗辐射的量与目前的限制一致，但在未来的测量中可能会检测到。
2022-07-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Effects of anisotropic dynamics on cosmic strings
在各向异性背景下考虑宇宙弦的动力学。特别是，无限长的直宇宙弦和宇宙弦环的行为是确定的。计算了直线宇宙弦的小扰动。这些结果的相关性进行了讨论相对于可能的观测印记的各向异性相的行为的宇宙弦网络。
2012-04-24 astro-ph.CO hep-th
Light from Cosmic Strings
宇宙弦的时间依赖度规导致了弦和光子之间的有效相互作用--“引力阿哈罗诺夫-玻姆”效应--并导致宇宙弦发光。我们评估了宇宙弦中光子对的辐射，发现尖点、扭结和扭结-扭结碰撞的辐射在弦尺度的所有频率下都具有平坦的光谱。此外，尖点发射光子束，扭结沿曲线发射，并且扭结-扭结碰撞时的发射是在所有方向上。宇宙弦的光发射可以提供一个重要的新的宇宙弦观测信号，这是目前实验所能达到的一系列弦张力。
2010-12-09 astro-ph.CO hep-th
Quantum collapse as source of the seeds of cosmic structure during the radiation era
宇宙结构的种子从一个完美的各向同性和均匀的宇宙中出现，并没有被标准版本的暴胀模型清楚地解释，因为所涉及的动力学在任何时候都保持均匀性和各向同性。D。Sudarsky和合作者在以前的论文。在所有这些工作中，暴胀子模的波函数的坍缩被限制在暴胀期间发生。在本文中，我们分析了坍缩发生在辐射时代的可能性。在暴胀子场变量必须受坍缩影响而动量变量可以或不可以受坍缩影响的条件下，可以构造一个可行的模型。另一个需要满足的条件是崩溃时间必须独立于$k$。然而，当与最近的观测数据比较时，模型的预测无法与标准通货膨胀情景提供的预测区分开来。其主要原因是由于辐射时代获得的原始功率谱与最新CMB观测结果一致的标量波动幅度相匹配。后一种约束限制了坍缩的可能次数，并确保暴胀子场对能量动量张量的贡献与辐射场的贡献相比可以忽略不计。
2014-09-29 astro-ph.CO gr-qc
Non-standard primordial fluctuations and nongaussianity in string inflation
在弦论中，暴胀场景通常涉及大量的光标量场，它们的存在可以丰富暴胀时期产生的原初涨落的后暴胀演化。我们提供了一个简单的例子，这样的后暴胀处理内的显式字符串暴胀的建设，使用卡勒模量作为暴胀的框架内的大体积IIB型字符串通量紧致化。我们认为，在这一广泛的类别内的暴胀模型往往有一个选择标量是足够轻的宇宙学相关的，其贡献的原始波动谱可以竞争的标准方式产生的暴胀。因此，这些模型经常预测在普朗克卫星可能观测到的水平f_NL ~ O（10）上的非高斯性，在弯曲子情景的弦实现中，双谱由具有压缩形状的三角形最大化。我们认为，这样一个信号的观测将强烈倾向于弦宇宙学，如这些预测在非常早期的宇宙多场动力学。
2010-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Signals of Inflationary Models with Cosmic Strings
有一类动机良好的暴胀模型最终会产生宇宙弦。目前的状态，努力计算和观察这些模型的信号进行了概述，特别强调宇宙弦，和宇宙微波背景信号。
2011-06-02 astro-ph.CO hep-ph
CMB constraints on cosmic strings and superstrings
我们提出了第一个完整的马尔可夫链蒙特卡罗分析的宇宙学模型与不断发展的宇宙（超）弦网络，使用不连接段模型的不等时间相关形式主义。对于普通的宇宙弦网络，我们导出了Lambda冷暗物质（CDM）与弦网络参数的联合约束，即弦张力Gmu、回路截断效率c_r和弦波动度α。对于宇宙超弦，我们得到了弦的基本张力Gmu_F、弦耦合g_s、自相互作用系数c_s和紧致额外维体积w的联合约束。这是迄今为止对LambdaCDM宇宙学+弦最全面的CMB分析。对于普通的宇宙弦网络，我们对弦张力的最新约束是相对论单位的Gmu<1.1x10^-7，而对于宇宙超弦，我们对基本弦张力的约束是Gmu_F<2.8x10^-8，两者都是使用普朗克2015的温度和极化数据得到的。
2016-05-20 astro-ph.CO hep-th
Towards Matter Inflation in Heterotic String Theory
最近，人们提出了一类以规范非单态物质场作为暴胀子的超引力暴胀模型。它是基于一个'三重'结构的超势和海森堡对称性解决的eta问题。我们认为，这个模型类的推广可能适合于实现膨胀的杂合orbifold紧化，海森堡对称性是一个属性的树级K“ahler潜力的无扭曲的物质场。我们讨论了在这种设置的模量稳定，并提出了一种机制来稳定的模量与暴胀子，这尊重在大半径限制的对称性。暴胀通过瀑布相变结束，就像混合暴胀一样。我们给的条件，必须满足实现通货膨胀沿着这些路线的物质部门的杂种优势orbifolds。
2011-02-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Resonant Signatures of Heavy Scalar Fields in the Cosmic Microwave Background
研究了在暴胀过程中，质量超过哈勃尺度的重标量场通过其背景振荡与暴胀子涨落之间的参量共振，在宇宙微波背景（CMB）温度各向异性功率谱中留下不可忽略的信号的可能性.通过假设重标量场与暴胀子导数耦合，我们证明了共振可以是有效的，而不会破坏慢卷暴胀。由共振调制的原始功率谱在特定尺度上具有尖锐的峰值，并且可能是在CMB的角功率谱中观察到的异常的起源。在某些参数值下，调制谱比简单的幂律谱能更好地拟合观测数据，但拟合的改善程度不够大，因此还需要其它观测（如非高斯性）来证实CMB异常是由重标量场的共振效应引起的。共振签名可以提供一个机会来观察暴胀过程中的重自由度，并提高我们对暴胀背后的物理学的理解。
2012-06-11 astro-ph.CO hep-th
Cosmic Rays from Cosmic Strings with Condensates
我们重新审视宇宙弦尖点产生宇宙射线的过程。如果一个标量场（"希格斯“）与弦世界片有线性相互作用，就像弦上有玻色子凝聚体时发生的那样，弦环上的尖点会发射出极高能量的希格斯窄束，然后衰变为超高能宇宙射线通量。当弦标度为$\sim 10^{13}$ GeV时，超高能通量和γ质子比与观测结果一致。扩散的伽马射线和质子通量远低于目前的界限。较轻的弦（\it）和标量的线性相互作用产生了过量的直接和扩散宇宙射线，并被观测所排除，而较重的弦（$\sim 10^{15}$ GeV）则受到它们的引力特征的限制。这为玻色凝聚的宇宙弦的存在留下了一个狭窄的参数空间窗口。
2009-11-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Strings and Cosmic Superstrings
在这些讲座中，我回顾了宇宙弦和宇宙超弦的现状。我首先在大统一理论的背景下讨论拓扑缺陷，特别是集中在宇宙弦作为规范理论孤子出现。我讨论了宇宙弦和宇宙暴胀之间的和解，我回顾了宇宙弦动力学，宇宙弦热力学和宇宙弦引力，这导致了一些有趣的观测签名。然后，我在受弦论启发的膜世界宇宙学模型的背景下，继续讨论在膜暴胀结束时产生的宇宙超弦的概念。我讨论了宇宙超弦和它们的孤子类似物之间的区别，我回顾了我们目前对宇宙超弦网络演化的理解，然后简要描述了各种观测结果，这可能有助于我们深入了解我们宇宙的弦描述。
2009-02-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ionization from Cosmic Strings at Cosmic Dawn
宇宙弦产生带电粒子，这些带电粒子通过发射电磁辐射，在黑暗时代部分地吸收中性氢。对宇宙弦引起的中性氢电离分数的修正可能会导致新的观测效应和/或对$Gμ\sim 10^{-16} - 10^{-22}$周围的弦张力的新约束，其原始磁场值在$B_0 \sim 10^{-11}-10^{-9}$高斯范围内。
2019-07-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Level Crossing Analysis of Cosmic Microwave Background Radiation: A method for detecting cosmic strings
本文研究了极早期宇宙中作为拓扑缺陷的宇宙弦对宇宙微波背景辐射的影响。我们开发的水平交叉分析的方法在著名的Kaiser-Stebbins现象的背景下，探索宇宙弦的签名。我们用WMAP-7给出的最佳拟合参数模拟了一个高斯映射，然后用非相干的、活跃的涨落来模拟宇宙弦效应。为了研究我们的方法检测宇宙弦的张力，$Gμ$的不同值的能力，一个模拟的纯高斯映射进行了比较，包括宇宙弦。通过能级交叉分析，在没有仪器噪声和分辨率为$R=1'$的模拟图中，可以探测到叠加有$Gμ\gtrsim 4\times 10^{-9}$的宇宙弦。在存在预期的仪器噪声的情况下，下限刚好增加到$Gμ\gtrsim 5.8\times 10^{-9}$。
2011-03-01 astro-ph.CO hep-th physics.data-an
CMB Distortions from Damping of Acoustic Waves Produced by Cosmic Strings
研究了宇宙弦对光子重子流体中声波的扩散阻尼，计算了宇宙微波背景的$μ$型和$y$型谱畸变.对于在当前范围内具有张力的宇宙弦，它们对光谱畸变的贡献比原始密度扰动的畸变要小。
2013-08-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
B-mode polarization induced by gravitational waves from kinks on infinite cosmic strings
我们研究了无限宇宙弦上由扭结产生的随机引力波背景对宇宙微波背景各向异性B模功率谱的影响。我们发现，由于扭结的B-模式的偏振是可比的弦网络的运动引起的，因此，从扭结的GW的贡献是很重要的估计B-模式的功率谱起源于宇宙弦。如果宇宙弦的张力μ足够大，Gμ>~ 10^{-8}时，宇宙弦诱导的B模偏振可以在未来的CMB实验中探测到。
2010-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Zipping and Unzipping of Cosmic String Loops in Collision
本文研究了两个宇宙弦环的碰撞。碰撞后，结形成，环纠缠在一起。我们表明，他们的形成后，路口开始解压缩和循环解开。这种分析提供了一个理论上的理解，在一个网络的宇宙弦与一个以上类型的宇宙弦的数值模拟中观察到的解压缩效应。解压缩现象在宇宙弦网络的演化中有重要的影响，当碰撞形成结时，例如在宇宙超弦网络中。
2009-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Scattering Of Photons Off Cosmic Strings
光子可以从宇宙弦环中被引力散射，并获得或失去能量。我们考虑放置在周围的光子热浴宇宙弦环引起的光谱失真。由宇宙弦引起的热谱的分数偏差估计为（G_N μ）^2 z^2，其中G_N是牛顿常数，$μ$是弦的张力，z是宇宙学红移，在此之后，谱畸变才能存在。这种效应足够大，可能具有观测价值。
2013-02-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
