Note on the thermodynamics and the speed of sound of a scalar field
研究了理想流体与标量场的对应关系，给出了用标量场φ及其动力学项X表示熵、粒子数密度、温度和化学势等热力学量的一种可能方法.我们证明了一个定理，涉及纯动力学拉格朗日等熵。作为应用，我们研究了宇宙学扰动理论中引力势的演化。
2014-02-12 astro-ph.CO gr-qc
Signatures of the speed of sound on the gravitational wave power spectrum from sound waves
本文研究电弱一阶相变中状态方程变软对声波引力波功率谱的影响，发现其导致全尺度抑制和峰值频率降低，但幂律指数不变，从而改进了一阶相变引力波谱的估计。
2024-09-02 astro-ph.CO gr-qc
Model-independent approach to effective sound speed in multi-field inflation
对于任何满足爱因斯坦方程的物理系统，共动曲率扰动满足一个涉及动量相关有效声速的方程，该方程对任何具有明确定义的能量-应力张量的系统都有效，包括多场暴胀模型。我们推导出一个通用的模型无关公式的有效声速的共动绝热扰动，有效的一个通用的场空间度量，没有假设任何近似整合出熵扰动，但表示动量依赖的有效声速的组件的总能量应力张量。作为一个应用程序，我们研究了一些两个领域之间的动力学耦合的模型，识别有效理论的单曲率模式，并表明动量相关的有效声速完全占曲率扰动的功率谱的预测。我们的结果表明，动量相关的有效声速是一个方便的计划，用于描述所有的暴胀模型，承认一个单场有效的理论，包括熵扰动的影响，目前在多场系统。
2022-10-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Sound speed induced production of primordial black holes
我们研究了不同的机制，通过这些机制，原始曲率扰动的速度可以产生曲率谱的增强，这可能导致原始黑洞（PBH）的产生。一种可能性是在单标量场模型中声速的增长，这会导致曲率扰动的超视界增长。另一种是曲率扰动的动量相关有效声（MESS），它可以出现在多场模型或修正的引力理论中。未来的引力波观测站，如LISA，将允许设置声速的空间和时间依赖性的约束，以及它可能起源的不同理论方案。
2020-06-12 astro-ph.CO
UV physics and the speed of sound during inflation
我们考虑通货膨胀作为一个有效场论和研究的影响，除了拉格朗日的不相关的运营商与更高的权力的一阶导数的动力学和可观的。我们发现，显着偏离二阶导数动力学的有效性范围内的有效场论的制度是可能的。专注于单项潜力，我们表明，正在考虑的条款的主要影响是减少的声速，从而减少张量分数，而对标量倾斜的影响不大。至关重要的是，即使紫外截止值远高于暴胀哈勃参数，这些效应也会出现。
2017-08-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
CMB Power Asymmetry from Primordial Sound Speed Parameter
宇宙微波背景中的半球功率不对称性可以用一些原始宇宙学参数的调制来解释，例如暴胀子的声速。这种调制可以通过在暴胀期间对光场的扰动来实现。我们用数值方法研究了这种机制，并表明它与当前的观察结果是一致的。此外，该模型还预测了功率不对称性同样存在于具有相同形状的温度-偏振相关和偏振自相关中，以及具有特定形状的等边型原始非高斯性中。因此，我们的机制在即将进行的实验中是可观测的。
2013-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing the Sound Speed of Dark Energy with a Lunar Laser Interferometer
Vanderbilt University（范德堡大学）
本文提出利用月球激光干涉仪探测暗能量声速，通过测量宇宙学尺度引力势的实时演化，揭示暗能量微物理特性，建立声速与可观测应变信号的联系。
2026-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Induced Gravitational Waves from Multi-Sound Speed Resonances during Cosmological Inflation
我们探讨了宇宙膨胀过程中时变声速产生多参量共振的可能性。特别是，我们将我们的设置固定到比文献中已经探索的单个振荡模型更简单的情况：两个正弦谐波围绕恒定声速等于1。我们发现，在微扰制度，除了某些极端角落的参数空间，原生密度谱的特点是由两组放大的峰值围绕两个临界振荡频率的声速。作为一般结果，我们表明，从暴胀时代的次级诱导的GWs的能谱有一个主要的宽峰，而从辐射占主导地位的阶段的一个由一个/两个主峰状配置（S）的两个振荡频率的相对小/大的比例。GW遗迹随机背景携带着暴胀期间参数共振的引力记忆。来自双声速共振的GW信号可以在脉冲星定时射电天文学、空间和地面GW干涉仪的互补通道中进行测试。
2022-08-06 astro-ph.CO
Application of beyond $δN$ formalism -- Varying sound speed
我们采用空间梯度展开的方法研究了曲率扰动在超视界尺度上的演化，并证明了非线性理论（称为超越$δN$ -形式主义）是展开的下一个主导阶.作为对单个标量场形式的一个应用，我们研究了声速变化的情况。在我们的形式主义，我们可以处理的时间演化相反，$δN$ -形式主义，其中曲率扰动保持不变，和非线性曲率扰动遵循简单的主方程，其形式是类似的线性理论。因此，双谱的计算可以在展开式中的下一个前导阶中进行，与推导功率谱的情况类似。我们讨论了本地化的原始功率和双谱所产生的影响，在有限的持续时间内变化的声速。我们可以在等边双谱中看到一个局部特征，比如一个凸起。
2014-01-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Variable sound speed in interacting dark energy models
我们考虑一个自洽的和物理的方法来相互作用的暗能量模型描述的拉格朗日，并确定一类新的模型与可变的暗能量声速。我们表明，如果暗能量之间的相互作用的精髓和冷暗物质的形式是纯粹的动量交换，这通常会导致一个暗能量声速偏离单位。选取一个具体的子事例，通过研究这种相互作用对宇宙微波背景和线性物质功率谱的影响，研究了它的唯象。我们还使用CMB数据进行了宇宙学参数的全局拟合，并将我们的研究结果与$Λ$ CDM进行了比较。
2018-04-05 astro-ph.CO
Spherical Collapse of a Unified Dark Fluid with Constant Adiabatic Sound Speed
在本文中，我们测试了具有恒定绝热声速的统一暗流体（UDF）的球形坍缩。通过选择不同的模型参数$B_s$和$α$，我们证明了UDF和重子的非线性坍缩，它们被认为是宇宙大尺度结构的形成原因。分析结果表明，$α$和$B_s$值越大，结构形成越快，形成时间越早。
2013-02-27 astro-ph.CO
Inflation with multiple sound speeds: a model of multiple DBI type actions and non-Gaussianities
在这封信中，我们研究绝热和等曲率扰动的框架内的膨胀与多声速参与。我们认为这种情况可以通过一些具有任意动力学形式的广义标量场来实现。这些标量分别有自己的声速，因此场涨落的传播是独立的。具体来说，我们研究了由两个DBI类型的动作构造的模型。我们发现扰动冻结的临界长度尺度对应于最大声视界。此外，如果一个场的质量项比另一个场的质量项轻得多，熵扰动可能相当大，因此可能引起声视界外的增长。在三次阶上，我们发现当熵扰动能够转化为曲率扰动时，局部型的非高斯性可能很大。我们还近似地计算了等边型非高斯性。
2009-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Confronting sound speed resonance with pulsar timing arrays
本研究利用NANOGrav 15年、PPTA DR3和EPTA DR2联合数据，验证声速共振机制可解释脉冲星计时阵列探测到的随机引力波背景，并给出振荡频率与起始时间范围。
2023-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Constraints on the dark matter sound speed from galactic scales: the cases of the Modified and Extended Chaplygin Gas
我们证明了观测到的旋涡星系的自转曲线将暗物质的声速限制为$c_s < 10^{-4} c$，其中$c$是真空中的光速。使用修改后的Chaubergin气体作为一类统一的暗能量模型，将一个有效的暗物质组件与非零声速的代表性例子，我们确定了最严格的约束，迄今为止在这类模型的状态参数方程的常数贡献的值。最后，我们解释了为什么以前的限制使用的宇宙微波背景和重子声振荡不具有竞争力，因为在本文中提出的一个，并讨论了最近提出的扩展Chaubergin气体的局限性。
2015-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Primordial black holes from sound speed resonance in the inflaton-curvaton mixed scenario
在暴胀子和曲率子混合的早期宇宙模型中，研究了原初黑洞形成的声速共振机制。在这种情况下，总的原始密度扰动可以由暴胀子和曲率场的涨落贡献，其中暴胀子涨落导致标准绝热扰动，而曲率涨落的声速被假设为在暴胀期间振荡。由于SSR机制的窄共振效应，我们获得了在小尺度下增强的原始密度扰动，并且在大尺度下保持了近似的尺度不变，这是PBH形成的必要条件。最后，我们发现，具有特定的质谱PBH可以产生足够的丰度的暗物质的混合方案。
2019-10-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Speed of sound in cosmological phase transitions and effect on gravitational waves
宇宙学一级相变的引力波的能量收支依赖于气泡壁周围热等离子体两相中的声速。工作在实单重增广标准模型，它承认一个强大的两步电弱相变，我们计算高阶修正的压力和声速。我们将我们的结果与声速和能量预算的低阶近似进行比较，并研究了对引力波信号的影响。我们发现，从$c_s^2 = 1/3$的声速的偏差增强到$\mathcal O(5\%)$在我们的高阶计算。与假设$c_s^2 = 1/3$的近似值相比，这导致了高达$\mathcal O (50\%)$的能量预算的抑制。对于混合和爆震解决方案，效果最为显著。我们概括我们的讨论的情况下，多个惰性标量和费米子家庭的数量减少的情况下，以模仿假设的暗部相变。在这一扇区中，由于场含量的改变，声速会受到明显的抑制，对引力波振幅有潜在的数量级影响。
2022-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Scale-dependent CMB power asymmetry from primordial speed of sound and a generalized $δ$N formalism
我们探讨了一个合理的机制，半球功率不对称的CMB是由原始声速参数的空间变化产生的。我们认为，在$δN$形式的推广方法中，局部e折叠数除了依赖于暴胀子的初始值外，还依赖于其它一些原始参数.这里的$δN$形式主义扩展考虑的超哈勃扰动光场引起的空间变化的声速参数的影响。利用这种推广的$δN$形式，我们系统地计算了多速暴胀模型中的非对称原初谱，并考虑了原初非高斯性的约束.我们进一步讨论了具体的模型约束，相应的不对称幅度被发现是规模依赖的，这可以容纳当前的观察功率不对称在不同的长度尺度。
2016-02-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Complexity of non-trivial sound speed in inflation
本文研究了暴胀时期非平凡声对宇宙复杂性演化的影响。曲率微扰的真空态可以看作双模压缩态，其特征参数是两个最基本的参数：角度参数$ϕ_k$和压缩参数$r_k$ .通过$Schr\ddot{o}dinger$方程，可以得到相应的$ϕ_k$和$r_k$的演化方程。随后，在具有非平凡声速的标量曲率微扰下，计算了压缩真空态和压缩态之间的量子线路复杂性。我们的研究结果表明，在早期的复杂性的演变表现出快速的解决方案相比，$c_S=1$，在其中，我们实现了共振声速与各种值的$ξ$。在这些情况下，其示出了加扰时间将随着非零$ξ$而滞后。此外，我们的方法揭示了一种新的方式来区分各种宇宙学模型。
2022-01-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Confronting the sound speed of dark energy with future cluster surveys
未来的星系团巡天将观测数十万个星系团。我们在这项工作中考虑了如何利用这些观测来约束暗能量参数：特别是状态方程参数w和非绝热声速cs ^[2]。我们证明，结合从普朗克的宇宙微波背景（CMB）的观测，集群调查，如在欧空局欧几里得项目将能够确定一个与时间无关的w与subpercent的精度。同样，如果暗能量的声视界落在星系团巡天探测到的长度尺度内，那么c_s^2就可以被固定在一个数量级内。在这项工作的过程中，我们还调查的过程中，暗能量维里化的存在下，一个任意的声速。我们发现，暗能量集群和维里化可以导致暗能量贡献的总集群质量在大约0.1%的水平在最大。
2012-05-02 astro-ph.CO
Local non-Gaussianity from rapidly varying sound speeds
我们研究了多场暴胀过程中非平凡声速对局域型非高斯性的影响。为此，我们考虑一个多场DBI模型，并使用deltaN形式主义来跟踪超视界扰动的演化。通过采用一个总和可分离的哈勃参数，我们推导出相关的数量在两个字段的情况下，有效的超越缓慢变化的解析表达式。我们发现，非平凡的声速，原则上，曲线的轨迹，以这样一种方式，显着的本地型非高斯性产生。偏离缓慢变化，如快速变化的声速，增强了这种效果。为了说明我们的结果，我们考虑两个领域的通货膨胀的尖端地区的两个扭曲的喉咙，并找到大的本地型非高斯性产生接近年底的通货膨胀过程。
2012-07-16 astro-ph.CO hep-th
Primordial Black Holes from Sound Speed Resonance during Inflation
我们报道了一种新的现象，即由具有振荡行为的声速参数引起的原初密度扰动的共振效应，这种共振效应一般可以导致早期宇宙中原初黑洞的形成.对于一般的暴胀子场，它能产生原初密度涨落，其传播受声速平方参数的控制。一旦这个参数在暴胀过程中达到一段时间的振荡特征，暴胀子场涨落上的显著非微扰共振效应在临界长度尺度附近发生，这导致原始功率谱中的显著峰值。凭借这种强大的机制，具有特定质量函数的原始黑洞可以在相当大的参数范围内产生足够的暗物质丰度。
2018-08-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effects of the speed of sound at large-N
本文用模型无关的大$N$方法研究了宇宙暴胀过程中标量扰动小于单位声速的含义。我们表明，$(n_s, r)$平面是非平凡退化时，考虑到不同的声速$c_s$的影响。我们还讨论了由于$c_s$在运行的光谱指数，$α_s$的简并。我们使用$c_s$上的边界来约束这种退化。
2015-03-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A semi-analytic estimate for the effective sound speed counterterm in the EFTofLSS
本研究针对EFTofLSS中1-loop阶的有效声速抵消项，结合Layzer-Irvine宇宙能量方程与分离宇宙方法提出半解析估计，其与模拟结果误差仅百分之几十，还可用于研究该参数的宇宙学依赖性及相关结构影响。
2025-02-14 astro-ph.CO
Dark energy with non-adiabatic sound speed: initial conditions and detectability
假设宇宙中包含一个暗能量流体与一个恒定的线性状态方程和一个恒定的声速，我们研究的前景检测暗能量扰动使用CMB数据从普朗克，交叉相关的星系分布图，如LSST的调查。我们通过对关键基准模型的模拟数据可能性进行全面探索来更新以前的估计。我们发现，这将只可能排除非常接近零的声速值，而普朗克数据本身是不够强大的实现任何检测，即使与透镜提取。我们还讨论了辐射和物质时代的暗能量扰动的初始条件的问题，推广通常的绝热条件，包括声速效应。然而，在大多数情况下，吸引子解的存在使得扰动演化几乎与这些初始条件无关。
2010-10-27 astro-ph.CO hep-ph
Dirac-Born-Infeld realization of sound speed resonance mechanism for primordial black holes
在特定的Dirac Born Infeld（DBI）暴胀模型下，给出了原初黑洞（PBH）形成的声速共振（SSR）机制的具体实现.我们采用微扰的方法从唯象的角度构造了一个包含非振荡阶段和振荡阶段的DBI暴胀模型，并给出了一种特定形式的翘曲因子和势能.我们表明，连续的，但非光滑的连接两个阶段之间的声速不会产生明显的影响SSR的现象，因此，我们的模型产生相同的PBH质谱SSR的原始预测。此外，我们还证明了在非共振区域，Mukhanov-Sasaki方程绝热性的破坏并不影响哈勃穿越后的共动曲率扰动。利用观测数据，我们推导出参数空间上的各种宇宙学约束。我们的分析表明，预测的张量标量比通常是小的，而原始的非高斯振幅可以满足宇宙微波背景的界限，此外，在我们的情况下，由于小的声速变化，软违反了单场慢卷暴胀的一致性关系。
2020-09-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Sudden variations in the speed of sound during inflation: features in the power spectrum and bispectrum
我们采用暴胀有效场论的形式来研究暴胀扰动的声速突然变化的影响。这样的事件产生一个特征，在曲率波动的两点和三点函数中都具有高频振荡。我们研究，在一阶的声速的变化的幅度，功率谱和双谱的变化的持续时间的依赖性。在一个非常短的持续时间的限制，在功率谱中的振荡持续到非常大的动量和双谱中的特征的振幅发散，而它的位置移动到增加动量。
2012-10-04 astro-ph.CO hep-th
Bayesian reconstruction of the inflaton's speed of sound using CMB data
由于暴胀子声速的瞬时降低，我们使用普朗克2018年的温度，偏振和透镜数据更新了宇宙微波背景（CMB）角功率谱中的特征搜索。我们开发了一种新的方法来测试更灵活的模板，以重建基于高斯过程的声速的降低。我们正式推导出一个动力学先验的形状减少使用\textit{maximum-entropy}的方法，以确保模型的物理条件得到满足。后验允许一个或多个连续的减少，拟合从几十到$\ell\simeq 2000$的多极中的CMB功率谱中的明显特征。正如预期的那样，这些拟合在统计学上不支持$Λ$ CDM模型。这里导出的方法允许包括额外的数据集（特别是，大尺度结构数据），这在原则上将增加的暴胀子的声速的重建的统计意义。
2021-06-16 astro-ph.CO
Sound speed resonance of the stochastic gravitational wave background
从引力波天文学的角度出发，提出了一种新的机制来测试引力波传播速度随时间的变化。由于随机引力波经历了宇宙膨胀的整个历史，它们编码了这种变化的潜在观测证据。我们报告说，一个变化的GWs速度的一个特点是，GWs的能谱将呈现共振增强的峰值，如果GWs的速度振荡的时间在高能尺度。这样的振荡行为出现在一个广泛的类修改引力理论。这些峰值的幅度可以通过当前和即将到来的全球Ws仪器达到，因此使基本理论可证伪。这一机制揭示了探测引力波速度的变化是寻找广义相对论之外的新物理的一个很有前途的途径。
2021-02-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
B-modes and the sound speed of primordial fluctuations
最近表明，一个大的张量标量比$r$值意味着一个约束的最小值的声速$c_s$的原始曲率扰动在通货膨胀期间，是强于目前的界限来自非高斯测量。在这里，我们考虑与B模式的测量相关的其他方面，这些方面可以提供额外的杠杆作用来约束声速参数化非正则膨胀模型。我们发现，张量标量比$r$和张量谱指数$n_t$之间的一致性关系$r = -8 n_t$的确认是不足以排除非正则模型的膨胀与声速$c_s$不同的单位。为了确定暴胀是否是正则暴胀，人们需要了解其他参数，例如标量扰动的谱指数$α$的运行。我们还研究了如何其他参数相关的紫外线完成通货膨胀修改的依赖$r$上$c_s$。例如，我们发现，与曲率波动相互作用的重自由度一般倾向于使对声速的约束更强。我们的研究结果，结合未来的原始B模式的观察，可能有助于限制背景演化的非正则模型的通货膨胀。
2015-07-03 astro-ph.CO hep-th
Hydrodynamics of phase transition fronts and the speed of sound in the plasma
宇宙学一级相变中气泡的生长涉及到非平凡的流体动力学。由于这个原因，相变前沿的传播研究往往需要几个近似。一个常用的近似是把两相描述为只由辐射能和真空能组成（所谓的袋态方程）。我们表明，在现实的模型中，在低温阶段的声速一般小于辐射，我们研究在这种情况下的流体力学。我们发现，特别是一种新的流体力学解决方案可能是可能的，这不会出现在袋模型。我们得到的潜热的等离子体的体运动的转移效率的分析结果，作为在每个阶段的声速的函数。
2015-03-06 astro-ph.CO hep-ph
A quantum information method for early universe with non-trivial sound speed
Jishou University（吉首大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
本研究利用量子信息方法，结合开放量子系统与Arnoldi迭代，探讨早期宇宙中Krylov复杂性及熵的变化，揭示非平凡声速对宇宙演化的影响。
2026-02-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bispectrum signatures of a modified vacuum in single field inflation with a small speed of sound
在暴胀期间偏离邦奇-戴维斯真空，可以在宇宙微波背景辐射和宇宙大尺度结构的高阶相关性上留下可检验的印记。如果统计非高斯性固有地很大，例如在具有小声速的暴胀模型中，例如DBI，则效果特别明显。首先回顾修改真空的动机，我们计算了具有小声速的一般作用的非高斯性。它的双谱的形状被发现最类似于“正交”或“本地”模板的Bogolyubov参数的相位。特别是，DBI模型的通货膨胀的双谱可以有一个深刻的“本地”模板功能，在以前的结果相反。确定到观测模板的投影使我们能够推导出对Bogolyubov参数的绝对值的约束。在小声速极限下，导出的约束一般比从功率谱导出的现有约束更强。当H/Λ_c = 10^-3时，波哥柳博夫参数的绝对值的界限在10^-6到10 ^-3之间，这取决于模型的具体细节、声速和波哥柳博夫参数的相位。
2009-11-13 astro-ph.CO hep-th
The effect of sound speed on the gravitational wave spectrum of first order phase transitions in the early universe
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
本文提出了一种基于声壳模型的PTtools框架，支持任意方程状态下的声速，研究声速对早期宇宙中一级相变引力波谱的影响，并为LISA数据处理提供可能的分析工具。
2025-11-25 astro-ph.CO hep-ph
Cherenkov in the Sky: Measuring the Sound Speed of Primordial Scalar Fluctuations
我们考虑产生额外的相对论粒子耦合到暴胀子。我们表明，这些粒子的原始扰动谱上的印记可以用于直接测量的声速的标量扰动，无论该物种的生产机制。我们研究的模型中，这些相对论性本地化的源是通过共振机制产生的较重粒子的衰变产物。这些粒子发射出同相的暴胀子粒子，它们对所谓的音爆产生建设性的干扰，导致“暴胀切伦科夫效应”。由此产生的冲击波导致宇宙微波背景的温度各向异性的独特图案。此外，我们表明，该模型预测的曲率扰动和相当大的平坦的非高斯性的功率谱上的独特功能，为一个合适的参数范围。
2019-07-23 astro-ph.CO hep-th
Localized correlated features in the CMB power spectrum and primordial bispectrum from a transient reduction in the speed of sound
普朗克卫星任务第一年的观测表明，宇宙微波背景（CMB）波动与原始扰动中的高斯统计相一致，这是最简单的暴胀模型的关键预测。然而，在CMB功率谱和双谱中有异常的迹象。我们检查的可能性，这些异常的功能有一个共同的物理起源在一个短暂的减少暴胀声速。我们这样做，利用预测的功率谱和双谱之间的相关性。我们的研究结果表明，目前的数据可能已经足够敏感，可以检测到声速的短暂降低，只要轻微到百分之几。由于这是相互作用的特征，它为在暴胀期间检测额外的自由度打开了一个新的窗口。
2015-10-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
