Scalar Field Dark Matter Spectator During Inflation: The Effect of Self-interaction
如今，宇宙膨胀是解释导致宇宙中观察到的结构形成的原始种子的最被接受的机制。目前的观测结果与初始绝热条件非常一致，这意味着单标量场暴胀可能足以描述早期宇宙。然而，在这一时期，存在不止一个场的情况可能是相关的，例如，所谓的旁观者在场的情况。在旁观者方案中，我们可以发现超轻标量场暗物质候选者可能与暴胀子共存。在这项工作中，我们研究这种可能性，其中额外的标量场可以是大量的或自相互作用。我们使用等曲率观测值来约束模型的自由参数。
2019-08-09 astro-ph.CO gr-qc
Hubble induced mass after inflation in spectator field models
观众场模型，如曲率的情况下，调制再加热是有吸引力的情况下产生的宇宙曲率微扰，放松对暴胀模型的约束。本文讨论了哈勃诱导质量对暴胀后观众场动力学的影响。我们特别注意哈勃诱导质量的动能的振荡暴胀子，这是一般未抑制，但往往被忽视。在曲率情况下，哈勃诱导质量放松了对暴胀子和曲率性质的约束，如再加热温度和暴胀尺度。我们评论的影响，我们的讨论重子的曲率方案。在调制再加热中，模型的预测，例如非高斯性可以被显著地改变。此外，我们提出了一个新的调制再加热模型，利用哈勃诱导质量，实现了广泛的局部非高斯参数。
2016-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Entropy production in inflation from spectator loops
宇宙微波背景（CMB）光子和宇宙大尺度结构的扰动主要来源于暴胀过程中产生的曲率扰动。本文提出了一个双场暴胀模型，其中暴胀子与一个旁观者场双二次耦合。我们表明，观众诱导的曲率扰动和相关的高斯范诺依曼熵的动量在通货膨胀期间，使初始条件在通货膨胀结束时是从标准的显着不同的快速增长。因此，必须重新考虑描述光子、暗物质和重子流体在辐射和物质时代演化的动力学方程，并考虑曲率微扰及其正则动量是两个{ \it a priory}独立的随机场。我们还简要地分析了可能的印记的CMB温度波动，从更一般的暴胀的情况下，其中包含轻观众场耦合到暴胀。
2019-09-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The stochastic spectator
我们研究了在不同的慢卷膨胀背景下预测的观众场的随机分布。在暴胀期间，旁观者场的能量密度可以忽略不计，但在以后可能会发挥重要的动力学作用，甚至在我们今天的观测视界内引起原始密度扰动。在de-Sitter膨胀过程中，观众场存在一个平衡解，它经常被用来估计慢卷暴胀过程中的随机分布。然而，慢滚只需要哈勃速率与哈勃时间相比变化缓慢，而随机分布演化到德西特平衡解所需的时间可能比哈勃时间长得多。我们研究了混沌（单项）和高原膨胀潜力，二次，四次和轴子观众领域。我们给出了观众场分布松弛到de-Sitter平衡的绝热条件，并发现de-Sitter近似对于单式暴胀过程中二次观众的暴胀结束时的典型分布永远不是可靠的估计.早期绝热区的存在可以消除场值最终分布对初始条件的依赖性。在这些情况下，观众场获得次普朗克期望值。否则，观众场可能获得比de-Sitter平衡解所建议的大得多的场位移。我们量化的初始条件，可以从最终的场分布的信息。我们的研究结果可能有重要的后果，观众模型的起源结构，如最简单的曲率模型的可行性。
2017-10-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes from Inflation with a Spectator Field
University of Manitoba（曼尼托巴大学）；University of Winnipeg（温尼伯大学）；Santa Cruz Institute for Particle Physics（圣克鲁兹粒子物理研究所）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Yale University（耶鲁大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究探讨了在单场膨胀模型中，观察者场对原初黑洞产生机制的影响，揭示了其通过扰动相互作用维持或增强扰动增长的机制。
2026-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational dark matter production from fermionic spectator fields during inflation
DSFTA, University of Siena（锡耶纳大学）；School of Science and Technology, University of Camerino（卡梅里诺大学科学与技术学院）；SUNY Polytechnic Institute（纽约州立大学理工学院）；Al-Farabi Kazakh National University（阿尔法拉比哈萨克国立大学）
研究单场膨胀期中费米子旁观场产生的引力暗物质，并通过数值计算验证其与观测冷暗物质丰度的相容性。
2025-04-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal Inflation with a Thermal Waterfall Scalar Field Coupled to a Light Spectator Scalar Field
提出了一种新的热膨胀模型，其中热瀑布场的质量依赖于光旁观者标量场。使用$δN$形式主义，“通货膨胀结束”的情况下，以确定该模型是否能够产生的原始曲率扰动的主要贡献进行了调查。考虑了多种约束条件，以探索参数空间，特别强调关键的观测特征。对于自然值的参数，该模型被发现产生一个尖锐的预测标量光谱指数及其运行，以及在当前的观测范围内。
2017-05-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Mixed Inflaton and Spectator Field Models after Planck
我们调查的可能性，原始扰动有两个来源：暴胀和旁观者领域，这是不是动态的重要通货膨胀期间，但通货膨胀后，可以有助于曲率扰动。最近的普朗克结果的功率谱和非高斯性允许我们把这种混合模型的限制。在一般情况下，没有假设暴胀子或旁观者的特定模型，我们发现在混合情况下，有可能有一个大的三谱，τ_NL >>（f_NL）^[2]。暴胀模型在谱指数和张量-标量比平面上的约束被旁观者的存在所修改，并且还取决于旁观者-暴胀子功率R的比率。如果我们选择旁观者作为具有二次势的曲率子，则可以计算出非高斯性，并暗示对R的可能值的限制。我们还考虑了混合曲率和混沌膨胀模型，并表明，即使是四次混沌膨胀仍然是可行的混合模型的背景下。
2013-06-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Production of ultralight dark matter from inflationary spectator fields
本文研究超轻标量旁观者场在暴胀期间的粒子产生，构建一阶相互作用拉格朗日量并量化超视界产生，发现其贡献不可忽略且在超Hubble尺度显著增强。
2024-01-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Spectators no more! How even unimportant fields can ruin your Primordial Black Hole model
本研究探讨了耦合暴胀子与旁观者场的瀑布场在常数滚动阶段终止暴胀的过程，发现旁观者场引发的暴胀随机终止会大幅提升原初黑洞丰度，指出该效应在原初黑洞形成模型中不可忽视。
2023-12-19 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes and stochastic gravitational wave background from inflation with a noncanonical spectator field
我们研究了具有与暴胀子动力学耦合的旁观者标量场的单场慢卷暴胀中曲率扰动的增强。与暴胀子的周期函数的耦合项触发观众场扰动的指数增长，这间接放大了曲率扰动，产生了相当丰富的原始黑洞（PBH）。这种情况被认为是不敏感的通货膨胀的背景。我们研究了在这种情况下产生的两种不同的随机引力波背景（SGWB），即，分别由暴胀时期和辐射主导时期的标量扰动引起。在适当选择参数空间的情况下，我们考虑了两个有趣的PBH质量窗。一个是质量为$\mathcal{O}(10^{-12})M_\odot$的多光子带隙体，它可能是暗物质的重要组成部分，并且预测的SGWB的总能谱显示出独特的轮廓，可以通过LISA和太极探测到。另一类是质量为$\mathcal{O}(10)M_\odot$的PBH，它可以为LIGO-Virgo事件提供一致的解释。更有趣的是，来自辐射主导时代的预测引力波信号可能解释了NANOGrav的结果。
2021-10-21 astro-ph.CO gr-qc
Spectator Dark Matter
观测到的宇宙中的暗物质丰度可以完全由一个最小耦合的旁观者标量场来解释，这个场在暴胀期间是轻的，并且具有足够强的自耦合。在这种情况下，暗物质是在暴胀期间通过放大旁观者场的量子涨落而产生的。场的自相互作用抑制了其在大尺度上的波动，因此避免了等曲率约束。该方案不需要对参数进行任何微调。在最简单的单个实标量场的情况下，暗物质粒子的质量将在$1~{\rm GeV}\lesssim m\lesssim 10^8~{\rm GeV}$的范围内，这取决于暴胀的尺度，四次自耦合的下限是$λ\gtrsim 0.45$。
2019-01-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal Inflation with a Thermal Waterfall Scalar Field Coupled to a Light Spectator Scalar Field
本文首先介绍了现代宇宙学的发展状况。粒子宇宙学领域，然后介绍和探讨，特别是关于宇宙膨胀的研究。然后，我们介绍了一个新的模型的热膨胀，其中负责膨胀的热瀑布场的质量是依赖于轻观众标量场。该模型包含多种自由参数，其中两个控制的功率的耦合项和不可重正化项。我们使用的$δN$形式主义调查的“通货膨胀结束”和调制衰变的情况下，反过来，看看他们是否能够产生的主要贡献的原始曲率扰动$ζ$。我们约束模型，然后探索参数空间。我们探讨关键的观测签名，如非高斯性，标量谱指数和运行的标量谱指数。我们发现，对于某些区域的参数空间，该模型的能力，以产生占主导地位的贡献$ζ$被排除在外。然而，对于参数空间的其他区域，我们发现该模型对模型内的各种参数产生了尖锐的预测。
2016-10-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
When tadpoles matter: One-loop corrections for spectator Higgs in inflation
本文计算了幂律暴胀中 spectator Abelian Higgs 模型演化的单圈修正，发现长期紫外修正会减缓标量滚动并偏离经典吸引子，且可通过重正化群描述和重求和晚期修正。
2023-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Waves from Isocurvature Perturbations of Spectator Scalar Fields
Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（卡弗里宇宙物理学研究所，芝加哥大学）
研究通过监视标量场等幅扰动产生引力波，探索早期宇宙物理，利用多频引力波观测约束膨胀动力学、暗物质生成和再加热。
2025-12-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Escape from the swamp with spectator
在弦论的背景下，已经提出了几个低能有效场论不处于沼泽地（UV-不完全类）的几何条件。特别是以德西特和反普朗克审查理论为代表的最近的理论，似乎与早期宇宙的暴胀范式相冲突。我们首先指出，暴胀重复几次（多阶段暴胀）的场景可以很容易地与这些假设兼容。换句话说，我们放松了对大尺度扰动的单次暴胀的约束，使其至少持续10个e折叠。在这种情况下，我们然后研究观众场是否可以成为大尺度上几乎尺度不变的原始扰动的来源。作为这样的等曲率贡献的结果，所得到的扰动一般表现出非零非高斯性。由于暴胀相的多重性，小尺度上的扰动幅度也可能与大尺度上的完全不同。通过未来的观察，这些特征将是这种情况的确凿证据。
2020-05-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Inflated Chern-Simons Number in Spectator Chromo-Natural Inflation
色自然暴胀（CNI）方案预测了一个潜在的可检测的手征引力波信号，由滚动标量轴子场和SU（2）规范场之间的Chern-Simons耦合产生，在暴胀期间具有各向同性保持经典背景。然而，该信号的生成需要非常大的整数Chern-Simons水平，这可能很难解释或嵌入UV完全模型中。我们发现，这种挑战仍然存在于现象学上可行的观众场CNI（S-CNI）模型。此外，我们表明，一个发条的情况下，产生一个大整数作为一个产品的小整数永远不会产生一个陈-西蒙斯水平大到足以有成功的S-CNI现象。我们简要地讨论了其他限制的模型，无论是在有效场论的基础上的分波么正性界限和量子引力的基础上的弱引力猜想，这可能是相关的替代UV完成的进一步探索。
2022-07-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Anomalous High Energy Dependence in Inflationary Density Perturbations
通过万有引力耦合研究了旁观者质量标量场对暴胀密度扰动的贡献。我们发现，这种贡献有几个显着的性质：它不会随着观众场的质量增加而减少;它有一个显着的大小，不能被任何可调参数关闭;它适用于暴胀期间存在的所有大规模标量，使整体效果出乎意料地大。因此，原初密度扰动对高能物理非常敏感。
2012-06-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Waves from Spectator Scalar Fields
本研究提出暴胀期间伴随标量场产生引力波的新机制，其谱覆盖宽频段且小尺度功率增强，可通过多波段引力波探测及CMB等数据给出对伴随场参数的互补约束，为暴胀时期超出标准模型的物理提供多信使探测途径。
2025-06-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anatomy of geometrical destabilization of inflation
我们研究几何不稳定的通货膨胀的目的是确定的命运激发不稳定模式。我们使用数值格子模拟来跟踪暴胀子和观众场的动态。我们发现，几何不稳定是一个短暂的现象，一个负反馈回路防止场波动无限增长。因此，经历几何不稳定的场仅仅被转移到一个新的经典配置，对应于哈勃补丁内的观众场的均匀值。
2022-10-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectator Axions in String Inflation and Primordial Black Holes
Università di Bologna（博洛尼亚大学）；INFN, Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼部分所）；University of Manitoba（曼尼托巴大学）；University of Winnipeg（温尼伯大学）
本研究探究弦理论纤维暴胀中轴子的动力学，发现亚普朗克衰变常数轴子多不影响曲率扰动功率谱，特定参数轴子可增强扰动以辅助原初黑洞成核。
2026-07-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Do metric fluctuations affect the Higgs dynamics during inflation?
我们表明，在膨胀过程中的希格斯场的动力学不受度量波动，如果希格斯粒子是一个积极的次主导光观众。对于标准模型参数，我们发现，希格斯粒子和度规涨落之间的耦合被$\mathcal{O}(10^{-7})$抑制。与有效势中的纯希格斯项和不可避免的与背景标量曲率的非最小希格斯耦合相比，它们可以忽略不计。因此，在高能尺度暴胀过程中的电弱真空不稳定性问题可以用弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克度规中的乔丹框架作用量来研究，其中希格斯曲率耦合作为有效质量贡献进入。类似的结果适用于其他轻观众标量场在通货膨胀。
2017-11-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Position Space CMB Anomalies from Multi-Stream Inflation
临时畴壁是在多流暴胀的分叉时期产生的。计算了这种畴壁对旁观者场扰动的观测效应，我们认为暴胀扰动与旁观者场的情况有相似之处。畴壁在天空中诱导出一个优先方向，影响扰动的角分布。产生多极子的相关抑制以及在优选方向上的多极矩的对准。多流暴胀的其他观测方面，包括半球不对称性和冷点也简要回顾。
2013-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The next non-Gaussianity frontier: what can a measurement with $σ(f_{\rm NL}) \lesssim 1$ tell us about multifield inflation?
未来的星系巡天有望以前所未有的精度探测局部原始非高斯性，即$σ(f_{\rm NL}) \lesssim 1$。我们研究的影响，多场通货膨胀考虑观众模型，其中通货膨胀是由暴胀子场驱动，但原始扰动（部分）产生的第二个，观众场。我们使用普朗克数据进行MCMC似然分析，研究定量预测$f_{\rm NL}$和其他可观的一系列这样的观众模型。我们表明，模型的原始扰动占主导地位的观众场，而微调内更广泛的参数空间，通常预测$f_{\rm NL}$的顺序统一。因此，即将到来的星系团测量将构成一个严格的测试，是否原始扰动的产生和暴胀宇宙的加速膨胀是由于不同的现象。
2016-12-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Waves and Scalar Perturbations from Spectator Fields
在暴胀期间产生引力波的最传统的机制是真空度规涨落的放大。在这种情况下，gw的产生可以唯一地与暴胀膨胀率$H$相关。例如，一个接近目前实验极限（张量-标量比$r \sim 0.1$）的gw检测将表明一个接近$10^{14} \, {\rm GeV}$的暴胀膨胀率。然而，如果观测到的gw来自不同的源，则这一结论将是无效的。我们构建并研究了[43]中提出的机制的可能协变公式之一，其中具有声速$c_{s} \ll 1$的观众场$σ$在膨胀期间充当gw的源。在我们的公式中，$σ$由所谓的$P(X)$拉格朗日量和与重力的非最小耦合来描述。这个场只与具有标准作用量的暴胀子发生引力相互作用。我们计算$σ$产生的标量和张量密度波动的量，并发现，在我们的实现中，$r$是不是增强相对于标准的结果，但它是强烈敏感的$c_s$，从而打破了直接的$r \leftrightarrow H$连接。
2014-11-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectator field models in light of spectral index after Planck
我们重新审视观众场模型，包括曲率和调制再加热的情况下，特别关注他们的生存能力，在新的普朗克时代，在一般观众场模型的光谱指数的基础上推导出的表达式。重要的是，最近的普朗克观测强烈倾向于红色倾斜的功率谱，而旁观者场模型倾向于预测尺度不变的功率谱。这意味着，在暴胀过程中，要么（i）哈勃参数像混沌暴胀中那样显著变化，要么（ii）观众场的标量势具有相对较大的负曲率。结合严格的非高斯约束，普朗克数据为我们提供了丰富的含义，各种观众场模型。
2013-10-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
(P)reheating and gravitational waves in $α$-attractor models
研究了$α$ -吸引子T-暴胀模型的后暴胀演化。我们认为在这些模型中存在的标量场的动力学：暴胀子和观众，作为一个负的场空间曲率可能会导致几何不稳定的观众。我们使用针对这些模型优化的专用数值代码进行最先进的晶格模拟。我们证实了早期的研究结果，观众场的扰动比暴胀子场的扰动更不稳定，所以预热的早期阶段的动态是由观众扰动的演变。我们还计算了起源于标量涨落的引力波的谱，以确定$α$吸引子T模型是否可以被目前的宇宙学观测所约束甚至排除，而不是直接搜索引力波。
2022-10-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary cross-correlations of a non-minimal spectator and their soft limits
本文利用in-in形式理论计算了暴胀扰动与非最小耦合旁观者场涨落之间的交叉关联，推导了标量一致性关系，并证明非最小导数耦合可导致张量一致性关系被违反，且该违反并不必然意味着张量模式的超视界演化。
2023-09-12 astro-ph.CO hep-th
M-flation and its spectators
M-暴胀是辅助暴胀的一种实现，其中暴胀子场是三个N_c × N_c非交换厄米特矩阵。该模型可以被一致地截断为有效的单场暴胀模型，所有的“旁观者”场都固定在原点。我们发现，开始与随机初始条件的所有字段的截断部门是不是一个晚时间的吸引子，而是系统的发展对二次辅助通货膨胀与所有字段质量退化。要求暴胀过程中的能量密度低于有效的量子引力标度，我们发现场的数目以及辅助效应是有界的N_c <10 ^2。
2010-11-25 astro-ph.CO hep-th
Particle production during Inflation with a non-minimally coupled spectator scalar field
研究含非最小耦合旁观者标量场的暴胀模型，发现该场扰动经快子不稳定性放大产生引力波，并导致暴胀子减速及曲率扰动谱振荡，其诱导的引力波信号在峰值尺度形成可探测凸起。
2024-01-02 astro-ph.CO gr-qc
Inflationary Kicks and Coulomb Filtering of Spectator Dark Matter
Dipartimento di Fisica e Astronomia ‘Galileo Galilei’, Università di Padova（帕多瓦大学伽利略·伽利莱物理与天文学系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Department of Physics and Electronics, CHRIST (Deemed to be University)（克里斯特（视为大学）物理与电子学系）；Physics Department, Swansea University（斯旺西大学物理系）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, INFN, Sezione di Bologna（博洛尼亚大学物理与天文学系，INFN博洛尼亚分部）
该研究针对旁观者暗物质大尺度等曲率扰动过量问题，提出基于δ函数质量贡献的过滤机制，结合暴胀巨钟模型，实现等曲率谱的特定演化并确定暗物质丰度与约束。
2026-08-25 astro-ph.CO hep-th
Scale-invariant enhancement of gravitational waves during inflation
计算了受激旁观者标量场的暴胀单圈张量功率谱。最近对原始黑洞的研究表明，暴胀曲率扰动在小尺度上可能是巨大的。增强的曲率扰动可以由观众标量场波动的急剧增强引起。在这封信中，我们使用内-内形式，计算了这样一个在动量空间中具有尖峰的受激旁观者场对原初引力波的单圈量子修正。我们发现在这个完整的量子设置的尺度不变的循环校正，在以前计算的标量诱导张量模式的尖锐的峰值校正。特别是在超哈勃尺度下，原初引力波也被放大，这可以理解为标量场的激发对真空的博戈留波夫变换。这一机制使我们能够利用当前和未来的宇宙微波背景和引力波实验来探测极短距离尺度上的标量场性质，为暴胀宇宙学打开了一扇新的窗口。
2022-12-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gauged M-flation, its UV sensitivity and Spectator Species
本文研究了规范M-暴胀，在U（N）规范群的伴随表示中，暴胀是由三个N × N标量场矩阵驱动的.我们的研究集中在规范的M-膨胀模型，它可以从一堆D3-膜的动力学在适当的背景通量。背景暴胀动力学与未测量的情况[arXiv：0903.1481[hep-th]]相比没有改变，而“旁观者物种”的光谱，等曲率模式，与未测量的情况不同。大量旁观者的存在，虽然与慢卷暴胀动力学无关，但被认为降低了普朗克质量理论的有效UV截止$Λ$，使M-暴胀的主要优势失效，即没有超普朗克场值和不自然的小耦合。通过对旁观者光谱的仔细分析，我们认为，与N型通货膨胀模型中发生的情况相反，M型通货膨胀仍然是紫外安全的，其有效紫外截止值$Λ$经过修改（减少），我们证明其数量级为（0.5-1）x10^{-1} M_{pl}。此外，我们认为，弦尺度在我们的规范M-通货膨胀模型是大于$Λ$的10倍，因此也可以忽略弦效应。我们还评论了经典暴胀路径在规范M-暴胀中的稳定性。
2011-06-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Hubble-induced phase transitions: Walls are not forever
非最小耦合标量场与暴胀结束后的动力学主导时代之间的相互作用触发了内部对称性的自发对称性破缺以及随后的场向大期望值的演化。我们在这里提出了一个详细的分析，在典型的通货膨胀的情况下，涉及非最小耦合$Z_2$对称的观众场的相关动力学。通过分析以下的观众场的波动在早期的演变，我们的特点是形成经典的，均匀的和空间局部化的域壁分开的场配置。这些分隔屏障的预期寿命由膨胀的规模、观众场的非最小耦合和自相互作用以及可能但不一定是加热阶段的持续时间来设定。对于大多数的参数空间，畴壁注定要在大爆炸核合成之前消失。潜在的现象学后果的情况进行了讨论。
2020-01-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Resilience of Primordial Black Hole Formation from Inflation with a Light Spectator Field
University of Manitoba（曼尼托巴大学）；University of Winnipeg（温尼伯大学）；Santa Cruz Institute for Particle Physics（圣克鲁兹粒子物理研究所）；University of California, Santa Cruz（加利福尼亚大学圣克鲁兹分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of Toronto（多伦多大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
针对单场暴胀原初黑洞模型的严苛微调问题，研究表明宇宙暴胀中的旁观者场可通过取代单场超慢滚演化、利用多场动力学放大原初扰动来增强原初黑洞产生，该机制通用性强且微调程度低。
2026-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Statistics of Anisotropies in Inflation with Spectator Vector Fields
我们研究了无质量规范矢量耦合到暴胀子的模型中的原始功率谱的统计，特别注意在红外波动浴中嵌入基本或有效视界的观测影响。当量子红外模式穿过视界时，它们经典化并建立背景矢量场。我们发现，该矢量经历了统计进动现象。被认为是原始的recruitors和解释的影响。首先，我们展示了如何在一般情况下，两个，而不是只有一个，额外的可观的，四极振幅和一个内在的形状参数，是必要的，以充分描述的曲率功率谱的校正，并开发一个独特的参数化。其次，我们发现，所观察到的各向异性振幅和相关的首选方向依赖于被探测的补丁的体积。我们根据微波背景数据（探测整个哈勃补丁）和大尺度结构（只探测一小部分）计算检测之间的预期偏差的非零先验。
2014-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
What spectators do during inflation
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本文研究了暴胀期间无引力粒子产生的一类观众场，通过一阶修正求解了 inflaton 方程，并比较了现象学摩擦项与辐射修正的效果。
2026-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On preheating in alpha-attractor models of inflation
我们研究了α-吸引子T-暴胀模型中的（p）再加热，同时考虑了这些模型中存在的两个标量场：暴胀子和旁观者。双场模型有一个负的场空间曲率，在暴胀结束时，当α <~10^（-3）时，可能导致旁观者的几何不稳定。我们进行不稳定性（Floquet）分析的线性动力学和完全非线性晶格计算与我们的数值代码，我们专门设计了一类两个领域的模型与非正则动力学条款。我们发现观众场的扰动比暴胀子场的扰动更不稳定，所以预热的早期阶段的动力学是由观众扰动的演变所主导的。因此，从暴胀时代到辐射支配时代的转变几乎是瞬间的，而且比以前在只包括暴胀子场的有效理论中发现的要快得多。
2019-08-01 astro-ph.CO
Superheavy scalar dark matter from gravitational particle production in $α$-attractor models of inflation
研究了在$α$ -吸引子暴胀的背景下，标量旁观者场中引力粒子的产生现象。假设标量有一个最小的耦合到重力，我们计算的丰富的引力产生的粒子作为观众的质量$m_χ$和暴胀子的$α$参数的函数。如果旁观者是稳定的，并且足够弱的耦合，使得它在重新加热后不会热化，那么自旋为0的粒子群被预测会在今天的宇宙中生存，为暗物质提供候选者。暗物质空间分布的不均匀性对应于等曲率分量，这可以通过测量宇宙微波背景各向异性来探测。我们计算了暗物质-光子等曲率功率谱，并与Planck给出的功率谱上限进行了比较，由此推断出了对$m_χ$和$α$的限制.如果纯量旁观者构成了今天所有的暗物质，那么对于$α= 10$和$T_\text{RH} = 10^4 \ \mathrm{GeV}$，我们可以得到$m_χ> 1.8 \times 10^{13} \ \mathrm{GeV} \approx 1.2 \, m_ϕ$，其中$m_ϕ$是暴胀子的质量。
2021-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Horizon Feedback Inflation
本文考虑了Gibbons-霍金辐射与大量旁观者场耦合时对暴胀子的影响。我们认为，这将导致两个重要的影响-一个热贡献的潜力和一个渐进的变化，在拉格朗日参数的结果，从热力学和能量守恒的参数。我们提出了一个方案的山顶通货膨胀的领域开始被困在原点之前，慢慢地经历了一个相变，在此期间，该领域非常缓慢地向其零温度的期望值。我们表明，它是可能的，以获得足够的e-折叠的扩展，以及正确的频谱的扰动没有巨大的微调参数的潜力（尽管有许多观众领域）。我们还评论了通货膨胀的初始条件如何在这种情况下自然出现。
2018-04-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectator field dynamics in de Sitter and curvaton initial conditions
研究了暴胀过程中光旁观者标量场长波长模的随机行为。当从经典场值开始时，观众的概率分布既展开又向平衡分布移动。研究了二次和四次混合势的时标。平衡的时间尺度取决于模型的参数，并且可以令人惊讶地大，甚至远远超过数千个e倍。这些结果意味着观众场的初始条件不会在暴胀过程中自动消失。将结果应用于曲率模型，计算了曲率扰动的概率分布并讨论了“典型”宇宙。
2012-05-24 astro-ph.CO
Large curvature fluctuations from no-scale supergravity with a spectator field
本文在无标度超引力的SU(2,1)/SU(2)×U(1)对称框架下，提出将模场作为轻旁观者场，通过其暴胀后量子涨落产生大曲率扰动，从而在不微调参数且满足CMB约束的情况下解释原初黑洞的形成。
2024-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Traces of a Heavy Field in Gravitational Waves
我们讨论了在暴胀过程中由重观众场引起的引力波。在观众场的振荡过程中，它的有效质量也会在某些势场中振荡。这种质量振荡可以共振地放大观众场的波动。我们发现，这些放大的波动可以诱导大的GWs，这可以通过未来的引力波观测进行研究。即使观众场除了引力相互作用外不与其他场发生任何相互作用，也能产生这种诱导引力波。
2022-08-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes without fine-tuning from a light stochastic spectator field
提出一种无需微调的原初黑洞形成机制，通过轻随机旁观者场的量子涨落产生大曲率扰动，形成具有太阳质量峰值的质量分布，并可通过引力波观测检验。
2024-06-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Tachyonic gravitational dark matter production after inflation
Johannes Gutenberg-Universität（约翰内斯·古腾堡大学）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）
本文提出一种通过曲率诱导的超光速不稳定性在暴胀后非热产生暗物质的引力机制，通过实数观察者标量场与时空曲率不变量的二次耦合，计算暗物质丰度并提供简单拟合函数。
2026-05-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Radiation in Spectator Axion-Gauge Models
在轴子-规范场模型的框架下，暴胀时期的原初引力波扰动不仅可以由引力子的量子涨落产生，也可以由与轴子场耦合的隐规范场的动力学产生。我们研究了在暴胀过程中和暴胀后的轴子和SU（2）规范群的规范场的演化以及它们的能量密度。我们表明，在规范场来源于附加引力波的情况下，由轴子衰变产生的隐藏规范玻色子的额外辐射分量是相当大的。我们指出，未来对暗辐射能量的测量，如CMB-S4，可以对这种宇宙学场景施加重要的限制。
2022-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Large-Field Inflation and the Cosmological Collider
本研究指出大场暴胀的超普朗克场程会使旁观者场产生尺度依赖性，并在原初双谱中留下可探测的宇宙学对撞机信号。
2022-04-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Spectator Dark Matter and the Higgs Portal
William I. Fine Theoretical Physics Institute, School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院威廉·I·芬理论物理研究所）；Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎萨克雷大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
该研究提出通过极弱希格斯门户相互作用抑制暴胀期间旁观者标量场的随机涨落，避免暗物质过度产生，并支持亚GeV轻暗物质及低再加热温度，同时为冻结机制提供初始条件。
2026-10-07 astro-ph.CO hep-ph
One-Loop Tensor Power Spectrum from a Non-Canonical Spectator Field during Inflation
Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院，中国科学院大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
利用in-in形式计算了非正则旁观者场暴胀场景下张量功率谱的单圈修正，发现局域高斯耦合导致有效张标比$r_{\mathrm{eff}}$的$\mathcal{O}(1)$修正，而快速振荡耦合可将其提高数个数量级。
2026-06-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Spin-2 dark matter from inflation
本文提出暴胀期间产生的自旋-2粒子可作为暗物质，通过破坏de Sitter等距性放宽Higuchi界，从而允许轻模式激发。
2023-11-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Tensor Spectra Templates for Axion-Gauge Fields Dynamics during Inflation
如果$SU(2)$规范场与一个轴子耦合，那么在暴胀过程中，它们可以产生大的引力波，而轴子可以是暴胀子，也可以是旁观者场。产生的张量功率谱$\mathcal{P}_h$的形状取决于轴子势的形式。我们推导出解析表达式，并提供了一般的模板$\mathcal{P}_h$为各种类型的观众轴子潜力。此外，我们探讨了可探测性的振荡功能，这是目前在$\mathcal{P}_h$的情况下，轴子monodromy模型，未来可能的CMB B模式偏振观测。
2019-02-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Exactly solvable stochastic spectator
本文利用扩散方程与Schrödinger方程的对应关系，通过具有形状不变性对称的同谱Hamiltonian，在随机暴胀中构造出精确可解的标量场统计量解析解。
2024-09-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Large non-Gaussianities corresponding to first-order phase transitions during inflation
本文研究暴胀期间旁观者扇区一级相变对暴胀场的反作用，发现其可产生可探测的非高斯关联和独特引力波信号，为解释脉冲星计时阵列观测及揭示暴胀与旁观者扇区物理提供新途径。
2024-11-19 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes generated by the non-minimal spectator field
在本文中，我们提出了一个模型，其中观众场非最小耦合到暴胀子场和观众场的扰动在小尺度上的功率谱显着增强的尖锐功能的形式的非最小耦合。在暴胀结束时或之后，观众场的扰动转化为曲率扰动，导致原初黑洞（PBH）的形成。例如，我们考虑了三种产生质量函数峰值在$\sim10^{-12}M_\odot$并代表宇宙中所有冷暗物质的PBH的唯象模型，发现由曲率微扰产生的标量诱导引力波可以被未来的星载引力波探测器如太极、天琴和LISA探测到。
2023-02-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
