Moment transport equations for the primordial curvature perturbation
在最近的一篇文章中,我们提出暴胀微扰理论可以用概率输运方程重新表述,该方程的矩决定了原初曲率微扰的相关性质。在本文中,我们推广这个公式到任意数量的字段。我们推导出zeta矩在超视界尺度上演化的常微分方程,它可以用来获得无量纲双谱fNL的演化方程。我们的方程在场空间中是协变的,并允许识别负责fNL演变的源项。在具有M个标量场的模型中,获得这些方程的解所需的数值积分的数量为O(M^3)。矩传输算法的性能意味着M >> 1场的数值计算是直接的。我们用数值计算了含有M ~ 10^2场的Nflation模型中的fNL来说明这一性能,发现与现有的解析计算一致。我们简要地评论扩展的方法超出慢滚近似,或计算更高的序参量,如gNL。
2011-04-29 astro-ph.CO hep-th
Non-Gaussianity in single field models without slow-roll
我们研究了一般单场模型中的非高斯性,而不需要假设慢滚条件或标量功率谱的精确尺度不变性。所考虑的模型包括一般的单场膨胀(例如DBI和正则膨胀)以及双度量模型。我们计算完整的非高斯振幅,其大小fnl,其形状,和运行规模n_{NG}。在这样做,我们表明,观测约束允许显着违反慢滚条件,我们推导出明确的界限慢滚参数的快滚单场的情况。各种新的观测签名被发现尊重这些界限的模型。我们还明确构建具体的模型实现产生了这种新的现象。
2011-03-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ultra Slow-Roll Inflation and the non-Gaussianity Consistency Relation
超慢卷暴胀最近被用来挑战非高斯一致性关系。我们表明,这种通货膨胀的情况属于一个参数类的模型,我们研究它的属性和观测预测。我们证明了功率谱保持尺度不变,双谱是局部类型的fnl=5(3-ns)/4,这确实是一个修改的一致性关系。然而,我们也表明,该系统是不稳定的,并遭受许多物理问题,其中之一是很难正确WMAP规范化的模型。我们的结论是,超慢卷通货膨胀仍然是一个非常特殊的情况下,其物理相关性可能不足以质疑的一致性关系的有效性。
2012-11-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The scalar bi-spectrum in the Starobinsky model: The equilateral case
虽然一个无特征的、几乎尺度不变的原始标量功率谱与最新的CMB数据拟合得相当好,但已知谱中的某些特征会导致更好地拟合数据(尽管这种结果的统计意义仍然是一个悬而未决的问题)。在暴胀的情况下,一个或多个周期的偏离慢滚是必要的,以产生功能的标量扰动谱。在过去的几年里,人们已经认识到,这种偏离慢滚暴胀也会导致相当大的非高斯性。Starobinsky模型涉及正则标量场,由斜率突变的线性暴胀子势组成。斜率的变化会导致一个短暂的偏离慢滚的时期,这反过来又会导致功率的急剧上升,以及在快滚之前和期间离开哈勃半径的模式的标量谱中的振荡爆发。Starobinsky模型的特点是它允许标量功率谱根据描述模型的三个参数进行分析评估。本文研究了Starobinsky模型在等边极限下标量扰动的双谱。值得注意的是,我们发现,所有不同的贡献的双频谱也可以完全分析评估。我们表明,数量$\fnl$,它的非高斯性的程度的特点,可以表示纯粹的两个斜率的比率在任何一侧的潜在的不连续性。此外,我们发现,对于某些值的参数,$\fnl$在Starobinsky模型可以是一样大的平均值,已经到达从最近的CMB数据的分析。
2011-09-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Large slow-roll corrections to the bispectrum of noncanonical inflation
非高斯统计是暴胀模型之间的一个强有力的判别,特别是那些具有非正则动力学项的模型。针对拉格朗日量是标量场的任意洛伦兹不变函数及其一阶导数的理论,我们回顾并扩展了可观测三点函数的计算。我们计算的“下一阶”慢滚修正的双谱在封闭的形式,并获得定量估计其大小的DBI和幂律k-膨胀。在DBI的情况下,我们的结果使我们能够根据势的形状和扭曲因子来估计修正:这些可能大约为百分之几十。我们跟踪的可能来源的大扰动,可以破坏普通的微扰理论,并使用它们来获得的双谱的尺度依赖性的一般公式。我们的结果满足下一阶版本的Maldacena的一致性条件和等价的一致性条件的规模依赖。我们确定了一个新的双谱形状,可在下一个订单,这是类似于Galileon模型中遇到的形状。如果fNL足够大,则该形状可以是独立可检测的。
2011-07-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
On the constant-roll inflation
慢卷暴胀过程中标量和张量扰动的本征功率谱通常采用贝塞尔函数近似的方法计算。对于恒滚暴胀或超慢滚暴胀,贝塞尔函数近似方法可能失效。我们比较了数值结果和贝塞尔函数近似的解析结果,发现当慢滚参数$η_H$不小时,它们在超视界尺度上有显著的差异.恒滚暴胀的本征功率谱需要更精确的计算方法。
2018-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Strongly scale-dependent polyspectra from curvaton self-interactions
研究了具有自相互作用的曲率模型中非线性参数f_NL和g_NL的尺度依赖性。我们证明了谱指数n_fNL=d ln |f_NL| /(d ln k)和n_gNL=d ln |g_NL| /(d ln k)可以取比慢滚参数和功率谱谱的谱指数大得多的值。这意味着在普朗克的情况下,双谱和三谱的尺度依赖性可以很容易地观察到,这将导致对模型的严格的额外约束。尽管在具有自相互作用的曲率模型中f_NL和g_NL具有高度非平凡的行为,但我们发现,如果g_NL(k)也被观测到,则该模型是可以证伪的。
2011-11-16 astro-ph.CO hep-th
Primordial non-Gaussianity from mixed inflaton-curvaton perturbations
我们的原始扰动产生由于暴胀和曲率波动的模型中,曲率有一个二次,余弦或双曲潜在的,暴胀潜在的特点是通常的慢滚参数。等曲率曲率场扰动可以在原始密度场中产生显著的非高斯性,与绝热暴胀子场扰动相比,绝热暴胀子场扰动对正则标量场产生可忽略的非高斯性。具有二次势的非自相互作用曲率产生了由非线性参数fNL很好地描述的局部型非高斯性,当暴胀子扰动主导功率谱时,其可能是尺度依赖的。我们展示了如何使用非线性参数和张量-标量比的观测界限来约束曲率和暴胀子参数。在二次曲率势的混合暴胀-曲率模型中,我们发现了双谱参数和三谱参数之间的一致性关系。曲率势中的自相互作用项可以导致大的三谱参数gNL和非线性参数的尺度依赖性。
2012-04-24 astro-ph.CO hep-th
Second-order cosmological perturbations in two-field inflation and predictions for non-Gaussianity
暴胀预测的曲率扰动的功率谱已被验证到一个很好的程度,留下许多模型与观测兼容。在这篇论文中,我们研究了三阶相关性,这可能使人们能够进一步区分暴胀模型。从标准暴胀模型的所有可能的扩展中,我们选择研究具有正则动力学项和平坦场空间的双场模型。新的特征是存在所谓的等曲率扰动。它与视界外的绝热扰动的相互作用产生了多场模型的非线性特征。在这种情况下,我们建立了二阶规范不变形式的绝热和等曲率微扰,并找到了三阶作用,描述他们的相互作用。此外,我们建立和阐述了长波长的形式主义,以获得一个表达式的参数的非高斯fNL作为潜在的领域。接下来,我们用这个公式来研究分析,在慢滚假设,一般类的潜力和验证我们的结果数值的精确理论。从这项研究中,我们推导出一般的结论fNL的属性,其大小取决于字段的轨迹和isocurvature组件的特性,以及其依赖于三个动量的大小和相对大小的三点相关器是一个功能。
2013-11-30 astro-ph.CO
Warp Features in DBI Inflation
在狄拉克-玻恩-因菲尔德暴胀中,声速的变化会暂时打破慢滚近似,导致功率谱中的特征。我们开发和测试的广义慢滚近似计算这样的效果,并表明它可以扩展到治疗秩序统一的功能。与慢滚一样,通过这种近似,可以在DBI的背景下直接重新解释与模型无关的对正则暴胀潜力的约束。特别是,扭曲膜张力中的急剧视界尺度阶跃可以解释WMAP 7 CMB功率谱中的振荡特征以及势中的特征。差异仅表现为在水平尺度上对权力的小抑制或更大。
2012-07-09 astro-ph.CO hep-th
Modulated Reheating and Large Non-Gaussianity in String Cosmology
已知的弦暴胀模型的一个普遍特征是,在暴胀过程中,使暴胀子比哈勃尺度轻的物理学也常常使其他标量比哈勃尺度轻。这些标量在膨胀过程中可以获得等曲率波动,并且考虑到它们的VEV决定了有效低能场论的质量谱和耦合常数,这些波动引起了从一个哈勃补丁调制到另一个的耦合和质量。这些似乎正是通过“调制机制”转换为密度扰动而获得原始绝热波动所需要的,其中再加热在我们宇宙的不同区域以不同的效率发生。以这种方式产生的波动一般可以产生比在单场慢卷暴胀中获得的更大的非高斯性;在不久的将来可能可以观察到。我们在这里提供的第一个明确的例子中的调制机制在弦宇宙学的工作,在大体积IIB型弦通量紧致化的框架内。暴胀动力学涉及两个光Kaehler模量:一个纤维因子起着暴胀子的作用,它的衰变率到可见扇区的自由度是由一个爆破模式的原始波动调制的(这是通过使用多瞬子修正光)。我们发现的挑战,嵌入到一个具体的UV完成的机制约束的非高斯性的属性,发现,因为通用值的基本参数,该模型预测一个本地的双光谱与fNL的顺序'几个'。然而,一个温和的调整的参数也会产生明确的例子与fNL O(20)可能观测到的普朗克卫星。
2012-02-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Generalized Slow Roll for Non-Canonical Kinetic Terms
我们表明,广义慢滚方法计算的功率谱的膨胀慢滚参数既不小,也不缓慢变化,可以很容易地扩展到模型与非正则动力学项的暴胀作用。例如,在DBI模型中可能出现快速声速变化,其中翘曲因子中的特征导致功率谱中的特征。尽管如此,仍然有一个简单地与功率谱相关的偏差源函数。这个源函数的经验约束可以很容易地解释在暴胀子潜力或声速的功能的上下文中。
2011-07-13 astro-ph.CO hep-ph
A new algorithm for calculating the curvature perturbations in stochastic inflation
我们提出了一种新的方法来计算曲率扰动过程中产生的通货膨胀的随机形式主义。在我们的形式主义中,e-折叠的波动是直接计算的,没有微扰膨胀的暴胀子场,它们连接到曲率扰动的$δN$形式主义。结果自动地包括高阶扰动的贡献,因为我们非微扰地求解运动方程。本文从理论上证明了我们的结果(功率谱和非线性参数)与单场慢卷暴胀的标准结果是一致的。我们还描述了更一般的暴胀模型中曲率扰动的数值计算算法。
2013-09-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constant-roll and primordial black holes in f(Q,T) gravity
在这项研究中,我们调查的结果,恒定滚动条件和检查的作用,$f(Q,T)$引力在宇宙膨胀过程。我们分析通货膨胀的情况下,通过计算修改后的弗里德曼方程,并给出了一种替代技术,使修改后的慢滚参数的常数辊参数$β$。考虑到混沌和山顶模型,我们计算的谱指数和张量标量比,并比较其兼容性与普朗克的数据为不同的选择的常数辊参数$β$。我们研究了原始黑洞的演化在我们选择的修改后的引力模型考虑到吸积过程和蒸发由于霍金辐射。我们计算了蒸发和吸积的质量率,并提供了一个解析估计的原始黑洞的引力和辐射的$f(Q,T)$模型。
2023-01-09 astro-ph.CO gr-qc
Inflation and Primordial Fluctuations in $F(T)$ Gravity's Rainbow
我们研究了$F(T)$引力彩虹中的慢卷暴胀和原初涨落的产生。我们得到了标量和张量扰动的二阶作用量,并计算了它们的本征功率谱。因此,在慢滚近似中计算了一阶暴胀观测值(即标量谱指数$n_{s}$和张量与标量比$r$)后,我们将模型的预测与当前的普朗克和BICEP/Keck数据进行了对比。
2022-02-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Generalized Slow Roll for Large Power Spectrum Features
我们开发了一个变种的广义慢滚方法计算的曲率功率谱是非常适合的顺序单位偏差所造成的尖锐功能的暴胀子潜在的权力。作为一个例子,我们表明,预测的阶跃函数的潜力,这已被提出来解释在多极l=20-40的CMB温度功率谱的顺序单位毛刺,是准确的百分比水平。我们的分析表明,良好的近似有一个单一的源函数,负责可观察到的功能,这个功能是简单地与当地的斜率和曲率的暴胀子潜力。这些属性应使广义慢滚近似有用的通货膨胀模型独立的功能,无论是大的和小的,在可观察的功率谱的研究。
2009-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Moment transport equations for non-Gaussianity
提出了一种计算暴胀过程中超视界演化产生的原初非高斯性的新方法。我们的方法演变的粗粒膨胀场值的分布使用的传输方程。我们提出了简单的演化方程的时刻,这种分布,如方差和偏度。该方法具有一些优于现有技术。其中,它干净地分离了原始非高斯性的多个来源,并且与流行的替代方案(如“delta N”框架)相比,计算效率更高。我们举出的数值计算表明,我们的新方法提供了良好的协议与文献中已经。我们专注于两个领域和fNL参数,但我们希望我们的方法将推广到多个标量场和任意高阶的时刻。我们提出了我们的表达式在一个领域空间的协变形式,我们假设是有效的任何数量的字段。
2009-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary Slow-Roll Parameters in the Jordan Frame for Cosmological F(R) Gravity Models
本文在约当坐标系中直接分析 F(R) 暴胀模型,给出全局暴胀吸引子存在的充分条件及可观测量计算方法,并用其研究 Starobinsky 模型的单参数变形,证明其预言与最新 ACT 数据一致。
2025-08-25 astro-ph.CO gr-qc
Calculating the squeezed bispectrum in stochastic inflation by Monte Carlo simulation
The University of Osaka(大阪大学);University of Fukui(福井大学)
本文针对量子扩散主导的多场暴胀模型,提出基于蒙特卡罗的压缩极限双谱计算方法,验证了其在单、双场混沌暴胀中的适用性,并首次计算带弱瀑布的混合暴胀的双谱。
2026-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Parity Violation in Graviton Non-gaussianity
研究了暴胀过程中引力子非高斯性的宇称破缺。我们发展了一个有用的计算引力子非高斯性的形式。利用这种形式,我们计算了精确de Sitter时空中原初引力波的宇称破缺部分,证明了在非高斯时空中不存在宇称破缺.我们还将分析扩展到慢卷暴胀,发现双谱的宇称破坏与慢卷参数成正比。我们认为,宇称违反非高斯性可以测试的CMB。我们的结果对于通过重力/场论对应计算非共形场论中应力张量的三点函数也是有用的。
2011-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Slow-roll corrections in multi-field inflation: a separate universes approach
鉴于宇宙学参数的测量精度越来越高,理论预测的计算精度也必须达到同样高的水平。在这项工作中,我们研究放松这些计算中经常使用的一些简化假设对这种预测的影响。特别是,我们调查的慢滚校正的重要性,在计算多场暴胀观测量,如振幅的标量谱$P_ζ$,其频谱倾斜$n_s$,张量标量比$r$和非高斯参数$f_{NL}$。为此,我们使用分离的宇宙的方法和$δN$形式主义,这使我们能够考虑慢滚校正的非高斯的原始曲率扰动以及校正其两点统计。在$δN$展开的上下文中,我们将慢滚校正分为两类:与计算初始平坦超曲面上的场扰动的关联函数相关的校正和与确定初始平坦超曲面上的场值的e-折叠数的导数相关的校正。利用Nakamura & Stewart '96的结果,第一类修正可以写成一种紧凑的形式。第二类修正来自于在求解超视界演化时使用不同水平的慢滚近似,这反过来又对应于在背景运动方程中使用不同水平的慢滚近似。我们考虑四个不同的近似水平,并将结果应用于几个示例模型。各种近似也比较精确的数值解。
2018-02-12 astro-ph.CO
A new method for calculating the primordial bispectrum in the squeezed limit
2004年,Creminelli和Zaldarriaga提出了所有单场暴胀模型的原始曲率扰动的相容关系;它将压缩极限中的双谱与谱倾斜联系起来。我们已经开发出一种技术,部分基于Creminelli和Zaldarriaga的论点,可以大大简化计算的挤压限制双谱使用的形式主义,我们能够到达一个通用的公式,不依赖于慢卷近似。使用我们的公式,我们明确地测试了幂律膨胀和Starobinsky的精确标度不变模型的一致性关系;对于后一个模型,Creminelli和Zaldarriaga的论点预测了一个消失的双谱,而我们的量子计算显示了一个非零的双谱,在长波长极限和大量的e-折叠的膨胀中接近零。
2010-11-16 astro-ph.CO gr-qc
Calculating Bayesian evidence for inflationary models using CONNECT
本研究针对宇宙学中贝叶斯证据计算成本过高的问题,提出使用CONNECT框架计算宇宙学可观测量,在保证结果精度的同时大幅降低计算量,并以慢滚暴胀模型为例验证了方法的有效性。
2025-02-27 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Axion USR Inflation
本文研究轴子势能驱动的USR暴胀模型,揭示Chern-Simons相互作用导致规范场快子增长与USR机制共同产生双峰功率谱及强尺度依赖性,并预言具有非平凡形状和多重峰的非高斯性。
2025-07-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Geometric structure of multi-form-field isotropic inflation and primordial fluctuations
暴胀的情形有望被嵌入紫外线(UV)完备理论,如弦论。UV完全理论的效应在低能有效场论中可能表现为非平凡的动力学项,它提供了场空间中的非平凡几何。在本文中,我们研究了多形场空间的几何形状对暴胀情形的影响。特别是,我们专注于几何不稳定机制,诱导相变从传统的慢卷暴胀到一个新的暴胀的情况。各向异性暴胀是新相的一个典型例子。为了符合观测,我们限制我们的形式场的各向同性配置。我们澄清了不稳定的发病条件,并揭示了不稳定后的吸引子的几何结构。我们从观测的角度对可行的模型进行了分类。我们还研究了原始涨落的特征,发现它与双曲暴胀有相似之处。通过计算功率谱,我们作出了一些唯象的预测,这些预测有助于我们的模型与其他暴胀模型的区别。我们发现标量到张量的$r$将被大的单形规范场所抑制,而对于大的二形规范场,它与慢滚参数$r\sim\mathcal{O}(1)ε$具有相同的量级.
2022-05-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological backreaction of a quantized massless scalar field
研究了宇宙学中量子化的最小耦合无质量标量场的反反应问题。本文利用视界下模的演化和超视界模的冻结这一事实,近似计算了一般Friedmann-Robertson-Walker背景下的正则化应力能量张量.验证了真空能量密度服从一个新的一阶微分方程,该方程依赖于一阶无因次参数,该参数校准了超视界/超视界的划分。我们通过计算固定背景下相应的真空能量密度来检验近似的有效性,这些结果与de Sitter空间和幂律展开时空中的已知结果一致.然后,我们将我们的研究结果应用于慢卷通货膨胀模型。虽然在近指数膨胀期间发现逆反应效应可以忽略不计,但在此期间产生的真空能量密度在后期阶段可能很重要,因为它比辐射或尘埃下降得更慢。
2011-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Superimposed Oscillations in Brane Inflation
在正则标量场暴胀中,Starobinsky模型(具有线性势但斜率不连续)的显著之处在于,尽管违反了慢滚,但功率谱和双谱都可以精确地解析计算。两点函数的特点是在大尺度和小尺度上的功率不同,以及其间的小振幅叠加振荡的爆发。出于弦理论模型与坚持膜,我们扩展这种分析狄拉克玻恩因菲尔德(DBI)的通货膨胀,广义慢卷违反在不连续性和快速变化的声速c_s发生。在试图解释非线性动力学项对原始功率谱的振荡特征的影响时,我们证明了所得到的功率谱具有与标准Starobinsky模型显著不同的形状和特征。特别是,功率谱现在在大尺度和小尺度上具有非常相似的尺度不变值,而在中间尺度上,其特征在于更大的振幅和更高的频率叠加振荡。我们还表明,在这个模型中计算非高斯性是一个复杂的,但有趣的任务,因为在立方行动的所有条款现在作出贡献。研究叠加振荡是否可以与普朗克宇宙微波背景(CMB)数据(例如通过解释大尺度普朗克异常)相吻合,同时,小的非高斯性仍然是一个有趣的和开放的可能性。
2013-12-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-Perturbative Hamiltonian and Higher Loop Corrections in USR Inflation
School of Astronomy, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)(天文学院,基础科学研究院)
本文基于USR膨胀的EFT,在去耦极限下推导了非微扰哈密顿量,并计算了高阶环修正,揭示了在长尺度CMB上环修正随环数增加而迅速增长的问题。
2026-05-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Tail of Eternal Inflation
本文发现暴胀模型中的永恒暴胀相变取决于标量涨落的非高斯尾部,该尾部可能超出有效场论截断,需紫外完备化才能确定,且此失效对德西特熵反映微观态数量是必要的。
2021-12-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-perturbative non-Gaussianity and primordial black holes
本文提出一种非微扰方法,通过将原初曲率扰动与高斯场关联,计算任意单点概率分布下的原初黑洞丰度,并揭示非高斯性对黑洞形成和质量分布的重要影响。
2023-05-31 astro-ph.CO gr-qc