Singular cosmological evolution using canonical and phantom scalar fields
我们证明，有限时间奇点IV型可以始终纳入宇宙的宇宙学演化，无论是出现在暴胀时代，或在晚时间制度。虽然仅使用一个标量场，但原则上在幻影分割交叉时可能发生不稳定性，但当涉及两个场时，我们能够避免这种不稳定性。此外，双场标量张量理论被证明能够提供大量可行的宇宙学场景，在这些场景中可以实现各种类型的宇宙学奇点。其中，有可能用IV型奇点的出现来描述暴胀，以及以大撕裂结束的幻影后期加速。最后，为了完整性，我们还提出了适当重建的$F(R)$重力的上下文中的IV型实现。
2015-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Does inflation squeeze cosmological perturbations?
暴胀压缩了宇宙学扰动的量子态，并使波数为$\vec k$和$-\vec k$的模纠缠，这一事实似乎已得到一致的认识。奇怪的是，这个结果被用来证明暴胀结束时原始微扰的经典性和量子性。我们重新审视这个问题，并指出，双模压缩的模式$\vec k$和$-\vec k$在以前的工作中使用的定义取决于选择，只有合理的系统与时间无关的哈密顿量和100多个自由度。我们认为，对于一般的时间相关的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker背景上传播的量子场，压缩态的概念是受模糊性，这与粒子的定义中的模糊性齐头并进。换句话说，我们认为，问题“宇宙膨胀挤压和纠缠模式与波数$\vec k$和$-\vec k$？“包含了和“宇宙膨胀是否创造了粒子”一样的模棱两可的问题？".当存在额外的对称性时，比如在暴胀模型中使用的（准）类德西特时空中，人们可以解决这些模糊性，我们发现标题中问题的答案是否定的。我们进一步认为，这一事实并没有使宇宙学扰动的状态变得更量子化，至少在偏离高斯性可以忽略不计的情况下是这样。
2022-03-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological models with non-canonical scalar and fermion fields: k-essence, f-essence and g-essence
本文研究了具有费米子场和非正则动力学项（f-本质）的宇宙学模型。我们还提出了一些重要的减少模型以及它的一些推广。我们还找到了模型的精确解，并研究了这种引力-费米子相互作用对观测到的宇宙加速膨胀的影响。分别作为f-本质和g-本质的特殊约化，构造了几种费米子和玻色-费米子DBI模型，并找到了它们的Chaubergin气体对应物，最后提出了一些弹跳宇宙和循环宇宙的非线性模型。
2016-02-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Complete Hamiltonian analysis of cosmological perturbations at all orders II: Non-canonical scalar field
本文给出了广义非正则标量场的宇宙学扰动的自洽哈密顿分析。为了做到这一点，我们引入了一个新的相空间变量，是唯一定义的不同的非正则标量场。我们还表明，这是最简单和有效的方式来表达的哈密顿量。将文献[arXiv：1512.02539]的哈密顿方法推广到非正则标量场，得到了相空间中声速的一个新定义.为了将广义相空间Hamilton方程反演为Euler-Lagrange运动方程，我们给出了一个通用的反演公式，并证明了我们的方法对于非正则标量场是一致的。我们还得到了广义非正则标量场的三阶和四阶相互作用哈密顿量，并简要讨论了我们的方法对广义伽利略标量场的推广。
2016-09-26 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological constant: relaxation vs multiverse
我们考虑一个标量场与无底的潜力，如$g^3 ϕ$，发现宇宙学无可避免地结束了一个紧缩，晚到足以与观测兼容，如果$g \lesssim 1.2 H_0^{2/3} M_{\rm Pl}^{1/3}$。如果反弹避免了奇点，多元宇宙就获得了新的特征;特别是概率避免了一些通常的模棱两可。如果反弹改变了足够小的真空能量，这种动力学选择了一个小的真空能量，并成为最有可能的宇宙来源与人类学小宇宙学常数。它的概率分布可以避免2个数量级的差距，这似乎是由标准的人择选择留下的。
2019-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
de Sitter thermodynamics in the canonical ensemble
现有的deSitter时空中宇宙视界热力学是在微正则系综下建立的，而黑洞视界热力学是在正则系综下建立的.在普通热力学和统计力学中，对于任何热力学系统，微正则系综和正则系综都给出相同的状态方程。这意味着存在一个基于正则系综的de-Sitter热力学公式。本文再现了正则系综中的deSitter热力学。程序如下：我们在de-Sitter时空的中心放置一个球壁，它的质量可以忽略不计，完美地反射了来自宇宙视界的霍金辐射。然后，由壁面和视界包围的区域稳定到热平衡状态，对该状态计算欧氏作用量并得到配分函数。确定欧几里德作用量的积分常数（减法项），以再现已经在微正则系综中验证的状态方程（例如熵-面积定律）。我们的de-Sitter正则系综是明确定义的，以保持“热力学一致性”，这意味着状态变量不仅满足热力学四个热力学定律，而且还满足与热力学函数的适当微分关系;例如，自由能的偏导数给出了熵、压力等。还揭示了宇宙学常数在de-Sitter热力学中的特殊作用。
2013-11-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Evolution of perturbations in distinct classes of canonical scalar field models of dark energy
暗能量必须聚集才能符合等效原理。背景演化可以有效地用标量场或正压流体模拟，流体模型可以用来模拟暗能量的标量场模型中的扰动，尽管该模型在大尺度下会失效。本文研究正则标量场模型中暗能量扰动的演化：解冻模型和冻结模型的分类。暗能量状态方程在这两类模型中的演化是不同的。在冻结模型中，状态方程在早期偏离宇宙学常数。对于解冻模型，暗能量状态方程在早期保持在宇宙学常数附近，只有在晚期才开始偏离宇宙学常数。由于暗能量状态方程在不同时期的演化不同，因此暗能量状态方程在不同时期的演化不同。这些类，暗能量扰动也演变不同。在冻结模型中，由于物态方程在早期偏离宇宙学常数，物质扰动的演化与宇宙学常数模型中的物质扰动有显著差异，而在解冻模型中，物质扰动与宇宙学常数的差异仅出现在晚期。这种差异提供了一个额外的句柄来区分这些模型类别，这种差异应该在ISW效应中表现出来。
2010-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Horizon-preserving dualities and perturbations in non-canonical scalar field cosmologies
本文将交换$a \leftrightarrow H$下的宇宙学膨胀与循环收缩的对偶性推广到具有变化声速的非正则标量场理论的情形。在典型的情况下，单一的对偶性推广到一个家庭的三个对偶构造离开宇宙学的声学视界不变。我们发现三类模型：（I）DBI通货膨胀，（II）非规范的推广周期性收缩，（III）一个新的宇宙学解决方案与快速下降的声速和相对缓慢增长的比例因子，我们称之为{ \it停滞}宇宙学。我们构造的膨胀慢滚近似的对偶类似物，并解决在所有三种情况下的曲率扰动。周期性收缩和停滞宇宙学都预测了与观测不一致的曲率扰动的强烈蓝色光谱。
2011-11-08 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes and gravitational waves from non-canonical inflation
原始黑洞（PBH）通常可以通过增强的宇宙学扰动的坍缩在暴胀环境中形成，通过其相关的观测特征为我们提供了进入早期宇宙的途径。在目前的工作中，我们提出了一个新的机制PBH生产的非正则通货膨胀，使用一类陡峭变形的通货膨胀潜力与自然值的非正则指数。特别是，通过要求显着的PBH生产，我们提取的非典型指数的约束。此外，我们发现，我们的方案可以导致小行星质量的PBH的形成，这可以占全部的暗物质，以及生产太阳质量的PBH内的LIGO/VIRGO检测波段。最后，我们发现，由二阶引力相互作用引起的坍缩形成PBH的增强宇宙学扰动可以产生随机引力波背景。非常有趣的是，我们获得了未来GW实验可检测的GW信号，特别是SKA，LISA和BBO。
2023-02-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dynamics of cosmological scalar fields
利用动力系统方法分析了充满物质的宇宙和宇宙学标量场的背景动力学演化。在修正了具有指数势的正则标量场的唯象性之后，考虑了对标量场正则拉格朗日量的平方和平方根动力学修正，得到并研究了在宇宙学距离上的动力学结果.这些非正则宇宙学模型包含了新的有趣现象，包括早期的物质主导解、宇宙学标度解和晚期的幻影主导解以及动力学穿越幻影势垒。这些标量场的稳定性和可行性问题进行了介绍和讨论。
2014-01-24 astro-ph.CO gr-qc
Canonical and phantom scalar fields as an interaction of two perfect fluids
在这篇文章中，我们研究和发展了Friedmann-Robertson-Walker（FRW）标量场宇宙学的特定方面，该宇宙学与正则和幻影标量场源可以被解释为具有两种相互作用的正压完美流体的混合物的宇宙学配置的解释有关：具有刚性状态方程的物质组分$ρ_1(t)$（$p_1=ρ_1$）和具有宇宙学常数状态方程的“有效真空能量”$ρ_2(t)$（$p_2=-ρ_2$）。在相互作用宇宙学的框架中，这种替代的等价表述的一个重要特征是，通过选择相互作用项$Q$的合适形式，它给出了一种获得精确解和数值解的方法。$Q$的选择仅仅决定了一个特定的标量场及其势，从而允许产生封闭、开放和平坦的FRW标量场宇宙学。
2013-01-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Ultraviolet-regularized power spectrum without infrared distortions in cosmological spacetimes
本文重新研究了Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）时空中标量场两点函数的正则化问题。绝热正则化在动量空间中提供了一组减法项，成功地消除了重合点处的紫外发散，但可以显着扭曲红外尺度下的功率谱，特别是对于光场。在这项工作中，我们提出，通过使用的重整化程序的内在的模糊性，一组新的减法项，最大限度地减少失真的尺度$k \lesssim M$，与$M$的任意质量尺度。我们的方法与局部协方差一致，等价于弯曲时空中的一般正则化方法。我们将我们的结果应用于de Sitter空间中的功率谱的正则化：虽然绝热方案对于无质量的场精确地产生$Δ_ϕ^{\rm (reg)} = 0$，但我们提出的处方在超视界尺度下恢复了标准尺度不变的结果$Δ_ϕ^{\rm (reg)} \simeq H^2 /(4π^2)$。
2023-03-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum initial conditions for curved inflating universes
针对空间弯曲宇宙中暴胀微扰量子化的难题，构建了正则归一化的新型曲率微扰，解决了初始条件的歧义问题，兼具观测与理论意义。
2024-07-08 astro-ph.CO gr-qc
Weakening gravity for dark matter in a type-II minimally modified gravity
我们提出了一个新的宇宙学框架，在这个框架中，作用在暗物质上的引力强度在不引入额外的引力自由度的情况下，可以比作用在标准物质场上的引力强度弱。该框架将暗物质整合到最近被提出作为暗能量模仿者的第二类最小修改引力中。使这样一个框架成为可能的想法包括耦合一个暗物质拉格朗日和一个宇宙学常数的度量在一个正则变换的广义相对论（GR）框架。在施加一个规范固定约束，这明确地打破了时间的非同态不变性，我们保持引力自由度的数量为2，在GR。然后，我们使逆正则变换，使理论回到原来的框架，在那里可以添加标准的物质场。这个框架包含两个自由函数的时间指定的生成功能的上述正则变换，然后使用，以实现所需的时间演化的哈勃膨胀率$H(z)$和暗物质$G_{\rm eff}(z)$的有效引力常量。因此，本文的目的是提供一个新的框架，以解决目前在今天的宇宙学的两个难题，即$H_0$张力和$S_8$张力，同时。当暗物质是冷的，在这个框架中，我们称之为V正则冷暗物质（VCCDM），作为宇宙学常数$Λ$在标准$Λ$ CDM被替换为一个功能$V(ϕ)$的辅助字段$ϕ$和CDM是最低限度地耦合到规范变换帧中的度量。
2020-11-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The effective speed of sound in cosmological perturbation theory
St. Stephen’s College, University of Delhi（德里大学圣斯蒂芬学院）
在多场/流体宇宙学系统中引入有效声速新定义，其具有规范不变性且依赖背景，能量化微扰。此定义推广了单场情况，还推导相关方程，证明大尺度下初态绝热微扰保持绝热。
2026-07-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Estimating constraints on cosmological parameters via the canonical and the differential redshift drift with SKA HI 21-cm observations
本研究利用SKA望远镜的HI 21厘米观测数据，采用标准和微分红移漂移两种方法估计宇宙学参数约束，验证了SKA的红移漂移探测能力，且微分法在多参数联合约束上更具优势。
2025-04-18 astro-ph.CO
Dark Sector from Interacting Canonical and Non-Canonical Scalar Fields
在这项工作中，它是研究一般模型之间的相互作用两个典型的标量场和一个非典型（快子型）和一个典型的标量场。通过Noether对称性方法来选择重力的势和耦合。这些一般模型被用来描述暗能量和暗物质之间的相互作用，场受天文数据的约束。某些情况下的宇宙学解与观测到的晚期宇宙演化进行了比较。
2013-10-13 astro-ph.CO gr-qc
The effective two-dimensional phase space of cosmological scalar fields
雷门和卡罗尔已经证明，对于一个只包含一个与引力最小耦合的动力学正则标量场的模型宇宙，可以选择“特殊坐标”来描述一个二维有效相空间。特殊的非正则坐标是$ϕ$、$\dotϕ$，用这些坐标描述有效相空间的能力使$ϕ-\dotϕ$作为定义暴胀初始条件的空间的常见用法成为可能。本文将结果推广到完全Horndeski作用。二维有效相空间的存在示出的一般情况下。子集的Horndeski行动，有关宇宙学被认为是特别的例子，以突出的重要方面的程序。
2016-08-17 astro-ph.CO gr-qc
Study of non-canonical scalar field model using various parametrizations of dark energy equation of state
在本论文中，我们试图在空间平坦的FRW时空框架下，利用非正则标量场建立一个宇宙学模型。在本文中，我们考虑了非正则标量场状态方程参数的四种不同的参数化。在这种情况下，各种宇宙学参数的解析解已经找到。已经发现，减速参数显示出从正值到负值的平滑过渡，这表明宇宙正在经历早期减速，随后是后期加速，这对宇宙的结构形成至关重要。在这四种参数化的基础上，对模型的未来发展进行了讨论。结果表明，其中一个模型（广义Chaubergin气体模型，GCG）模拟了$Λ$ CDM在不久的将来的一致性，而另外两个模型（CPL和JBP）由于未来的奇异性而出现分歧.最后，我们用SN Ia $+$ $H(z)$ $+$ BAO/CMB的最新数据集研究了这些理论模型。
2015-06-02 astro-ph.CO gr-qc
Recovering P(X) from a canonical complex field
研究了自相互作用正则复标量场模型与P（X）-理论/移位对称k-本质之间的对应关系。两者都描述了相同的背景宇宙动力学，前提是复标量的振幅被冻结为哈勃阻力的模。我们在固定的宇宙学背景上比较了这两种理论中的微扰。复标量的色散关系有两个分支。在小动量极限下，其中一个分支与P（X）理论的色散关系相吻合。因此，低动量相速度与相应的P（X）理论中的声速一致。与色散关系的第二分支相关联的高频模式的行为取决于声速的值。在腔下的情况下，第二分支具有质量间隙。相反，在超光速的情况下，这个分支很容易受到快子不稳定性的影响。我们还讨论了P（X）-理论中虚声速导致突变梯度不稳定性的特殊情况。复场模型对不稳定性中涉及的动量提供了一个截止值。
2018-11-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Interacting dark sector: Lagrangian formulation based on two canonical scalar fields
本文从拉格朗日描述出发，详细研究了基于两个正则标量场的相互作用宇宙模型。与其他更唯象的方法相反，非相对论性物质和暗能量是宇宙学的完美流体，并且在连续性方程的水平上手工添加源项，在爱因斯坦的理论中，我们将主导宇宙演化的暗区建模为两个最小耦合的标量场，其中第一种是暗物质，第二种是暗能量。我们计算了减速参数和距离模量与红移的关系，并证明了该模型能够解释当前的宇宙加速。我们发现，负的耦合常数意味着两个显著的特征，这两个特征包括本工作中所研究的模型的两个鲁棒预测，它们是：a）瞬态加速阶段，和b）坍缩宇宙，或者换句话说，初始膨胀之后是收缩，最终导致大坍缩。
2021-09-08 astro-ph.CO gr-qc
Sliding Naturalness: Cosmological Selection of the Weak Scale
我们提出了一个宇宙学的解决方案的电弱层次问题。在讨论了宇宙学方法的自然性的一般特征之后，我们扩展了标准模型，其中两个光标量非常弱地耦合到希格斯玻色子，并提出了机制，我们最近在一篇配套论文中介绍了该机制，以共同解释电弱层次和强CP问题。在这项工作中，我们表明，这种解决方案可以解耦的强CP问题，并讨论其可能的实现和现象。该机制适用于任何标准的通货膨胀部门，它不需要弱规模的通货膨胀或大量的e-folds，并且不会引入与永恒通货膨胀相关的模糊性。该理论的截止值可以和普朗克尺度一样大，无论是对于宇宙学常数还是对于希格斯扇区。再现观测到的暗物质遗迹密度，将两个新标量的耦合固定在标准模型上，为未来的轴子或第五种力的搜索提供了一个目标。根据标量与标准模型的特定相互作用，该机制要么在对撞机上产生丰富的现象学，要么为强CP问题提供了一个新的联合解决方案。我们强调什么样的预测是共同的最弱尺度的宇宙学选择的实现，并允许在不久的将来测试这个一般框架。
2022-02-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Lagrangian formulation for an extended cosmological equation-of-state
我们表明，扩展的宇宙学状态方程的状态方程，最近应用到恒星建模，是一个可行的暗能量模型与标准标量势一致。此外，我们找到了一个拉格朗日公式的基础上的一个典型的标量场与适当的自相互作用势。最后，我们拟合的标量位数值与具体的功能，以及在文献中研究。我们的结果可能会感兴趣的模型建设者和粒子物理学家。
2020-12-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring cosmic magnetic fields by rotation measure-galaxy cross-correlations in cosmological simulations
利用宇宙学MHD模拟的星系团和细丝中的磁场，我们评估了通过测量法拉第旋转测度（RM）和星系密度场之间的交叉关联函数来推断细丝中的磁场强度的可能性。我们还测试了最近的估计的可靠性，考虑到当前数据集的数据质量和银河前景（GF）去除的问题。除了两个自洽模拟宇宙学磁场的基础上原始种子场和银河系外流分析这里，我们还探讨了更大范围的模型按比例放大所产生的磁场的模拟之一。我们发现，如果一个非归一化估计的交叉关联函数和GF去除程序被使用，宇宙学信号的可检测性是唯一可能的未来仪器（例如SKA和ASKAP）。然而，将观测到的RM信号映射到宇宙的潜在磁化（在空间和时间上）是一项极具挑战性的任务，这受到我们模型参数的模糊性以及低密度环境中RM信号的弱响应的限制。因此，我们的结论是，目前的数据不能约束的幅度和分布的磁场内的大尺度结构和详细的理论理解的建立和分布的磁场内的宇宙将需要解释未来的观测。
2010-03-26 astro-ph.CO
