Inflationary magnetogenesis in the perturbative regime
虽然在暴胀期间，增加规范耦合的阶段允许尺度不变的超电谱，但当耦合减少时，对于大于有效视界的典型波长，可以产生平坦的超磁谱。在规范耦合消失后，视界外的辐射期超磁功率谱由暴胀末期的超电场决定，而在规范耦合减弱的情况下则相反。而不是强加一个突然冻结后，通货膨胀，我们认为一个平滑的模式函数的演变，假定规范耦合和共形时间导数总是连续的背景非本征曲率。在对偶对称性下，根据放大规范功率谱的变换性质对它们进行了分类。在澄清了相关的磁生约束的制定中的共动和物理谱的作用，参数空间的情况下仔细检查。事实证明，在暴胀过程中，一个略带蓝色的超电谱可能会导致一个准平坦的超磁谱，在物质辐射相等之前，以及在相关波长重新进入有效视界之前。在这个框架中，规范耦合总是微扰的，但诱导的大尺度磁场可以是百分之几个nG的数量级，并且在原星系引力坍缩之前的几分之一Mpc和$100$ Mpc之间的典型长度尺度上。
2021-06-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Asymmetric Dark Matter and Baryogenesis from Pseudoscalar Inflation
我们表明，重子不对称的宇宙和暗物质丰度可以解释在一个单一的框架内，利用最大螺旋超磁场产生的赝标膨胀和手征异常的标准模型。我们考虑一个最小的非对称暗物质模型，没有反常和约束。我们发现观测到的重子和暗物质丰度在很宽的暴胀参数范围内都能得到，并且暗物质的质量范围在7-15 GeV之间。我们的机制的新颖性源于这样一个事实，即在膨胀过程中发生的CP破坏的同一来源解释了重子和暗物质在宇宙中的两个膨胀参数，从而解决了所有的初始条件问题，在一个经济的方式。
2019-10-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Hypermagnetogenesis from axion inflation: Model-independent estimates
耦合到标准模型（SM）超荷规范扇区的轴子暴胀代表了一个有吸引力的方案，为生成的原始超磁场。然而，这种情况下的描述是复杂的施温格效应，这引起了高度非线性动力学。在不存在非线性效应的情况下，轴子膨胀期间的超磁作用得到了很好的研究，并且已知会导致像$H^4\,e^{2πξ}/ξ^5$那样缩放的超磁能量密度，其中$ξ$与以哈勃速率$H$为单位的轴子-矢量耦合的时间导数成比例。在本文中，我们推广这一结果的完整SM的情况下，一贯考虑到所有SM费米子的Schwinger对生产。为此，我们采用了我们最近在[2109.01651]中开发的新的梯度展开形式主义，它是基于位置空间中双线性超电磁函数的一组真空期望值。我们参数化我们的形式主义的数值输出的三个参数（$ξ$，$H$，和$Δ$，其中后者占的阻尼，因为有限的介质的电导率的地平线下规范场模式），并制定半解析拟合函数，描述我们的数值结果具有高精度。最后，我们验证了我们的研究结果，将它们与文献中现有的估计以及特定通货膨胀模型中的显式数值结果进行比较，这导致了良好的整体一致性。我们的结论是，在轴子膨胀，以前跨越了几个数量级的超磁作用的描述系统的不确定性，现在减少到通常小于1个数量级，这为进一步的唯象学研究铺平了道路。
2022-02-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Effective horizons, junction conditions and large-scale magnetism
四维共形平坦背景几何中超磁场和超电场的量子力学产生依赖于有效视界和跨暴胀边界的外曲率的同时连续性。规范场的连接条件是在一般条件下导出的，并通过明确的例子得到证实，特别注意有效视界的突然（但仍然是连续的）过渡的限制。在减少动力学的对偶变换相关的一对积分方程，我们计算的功率谱，推导出一类新的对数校正，这原来是，但是，数值上微不足道的电导率的影响，一旦规范模式重新进入有效的地平线淹没。在这个角度的磁的要求和作用的后膨胀电导率的澄清和重新评估。只要暴胀相的总持续时间接近最小，准平坦的超磁功率谱就比真空初始数据的情况更常见。
2017-06-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Einstein-Cartan pseudoscalaron inflation, reheating and nonthermal leptogenesis
Istituto Nazionale di Astrofisica, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF-IAPS)（意大利国家天体物理研究所，天体物理学与行星科学研究所）；Federal University of Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学）
本文研究了基于爱因斯坦-卡坦-霍尔茨引力的膨胀模型，结合标准模型I型锯齿扩展，展示了非热轻子生成作为产生宇宙质子不对称性的必要机制，且与最新宇宙学约束一致。
2026-11-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Einstein-Cartan pseudoscalaron inflation
本文研究基于 Einstein-Cartan 引力并包含 Holst 标量曲率高阶导数项的早期宇宙模型，揭示了由挠率分量驱动的赝标量场如何通过其势能实现现实的暴胀阶段及丰富的暴胀后演化。
2024-02-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Intermediate Class of Warm Pseudoscalar Inflation
研究了耗散参数$Q$近似为常数的温赝标暴胀模型\cite{Kamali:2019ppi}的高耗散区. {使用与宇宙加速膨胀有关的尺度因子的中间解，该尺度因子是在标准（冷）暴胀模型的背景下通过观测数据推出的。有一个区域的自由参数相空间的模型，这是有趣的兼容最近的观测数据。讨论了该模型在较宽的参数范围内与沼泽地准则、相空间准则和有限参数范围内的TCC准则相兼容的问题。
2021-11-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A numerical study of pseudoscalar inflation with an axion-gauge field coupling
通过数值求解从暴胀开始到再加热结束的暴胀子和光子模函数的耦合运动微分方程，对具有类轴子-光子耦合的赝标暴胀进行了数值研究.由于粒子产生的逆反应也包括自洽。我们发现，这个特殊的膨胀模型实现了一个温暖的膨胀，其中一个稳定的热浴是由粒子的生产。在大多数情况下，这种热浴超过了再加热过程中释放的辐射量。在强耦合区，从暴胀到辐射主导相的转变不涉及预热或再加热过程。此外，在暴胀接近尾声时产生的能量密度峰值可能会导致原生黑洞的形成。
2016-01-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Pseudoscalar perturbations and polarization of the cosmic microwave background
我们表明，新的粒子物理模型包含无质量赝标量场超弱耦合到光子可以非常有效地探测与CMB偏振各向异性。在暴胀过程中产生的随机赝标涨落提供了一种机制，用于在光子从最后散射表面传播期间将E模式偏振转换为B模式。这个转换过程的效率由无量纲比H/（2πf_a）控制，其中H是暴胀时的哈勃尺度，f_a^{-1}是光子与赝标耦合的强度。目前对B模的观测限制使这个比值小于0.07，在许多暴胀模型中，这意味着对超过10^{14} GeV的f_a值的灵敏度超过了其他测试的灵敏度。
2008-08-05 astro-ph hep-ph hep-th
Gauge Field Production and Schwinger Reheating in Runaway Axion Inflation
在一类（赝标量）暴胀中，暴胀阶段之后是一个kination阶段，宇宙由暴胀子的动能主导，它在一个消失的标量势中逃逸。在这类宇宙的后暴胀演化中，宇宙的再加热不能通过暴胀子粒子衰变来实现，这需要它在二次势中的相干振荡。在这项研究中，我们探讨了U（1）规范场的生产通过之间的赝标暴胀子和规范场在kination时代的陈-西蒙斯耦合，并检查随后的成对粒子的生产所引起的放大的规范场被称为施温格效应，这可能会导致宇宙的再加热。我们发现，通过对标准模型超U（1）规范场的Schwinger效应的粗略估计和随后对产生粒子的热化，通过它们最终对暴胀子的动能的支配，以及一些合理的参数设置，可以实现宇宙的成功再加热。这可以理解为“施温格再加热”的具体实现。从后来的时间宇宙学的约束也进行了讨论。
2021-10-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Leptogenesis in Inflationary models with Non-Abelian Gauge Fields
[1]中引入了一种稀薄成因的情景，该情景在粒子物理设置的标准模型中的暴胀期间起作用。在这种情况下，轻子数是由引力手征反常产生的，对于由赝标场驱动的暴胀模型，手征反常具有非零的期望值。在这里，我们观察到涉及非阿贝尔规范场的暴胀模型，例如色球自然暴胀[2]或规范暴胀[3]，具有宇称违反张量模（引力子）谱，并且自然地导致引力手征异常的非零期望值。因此，你有一个与这些暴胀设置相关的自然的瘦生情景，\emph{inflato-natural leptogenesis}。我们认为，重子-光子数密度的观测值可以在这些模型的参数的自然范围内得到解释。
2018-08-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Parity-violating and anisotropic correlations in pseudoscalar inflation
一个赝标量暴胀子场可以有有趣的现象学签名与宇称破坏。这些签名的现有分析通常假设统计各向同性。在目前的工作中，我们，而不是调查的可能性，一个赝标量暴胀子耦合到一个向量场携带一个小的，但不可忽略的真空期望值（vev）在我们的哈勃补丁相干。我们指出，在这种情况下，包含原初曲率扰动和引力波的双折射子同时违反了统计各向同性和宇称对称性。我们计算了由这些原始模产生的宇宙微波背景（CMB）温度各向异性（T）和偏振（E/B）。CMB两点关联函数呈现出明显的旋转不变性和宇称不变性断裂信号。具体来说，我们发现非零的TT，TE，EE和BB之间的$\ell_1$和$\ell_2 = \ell_1 \pm 1$多极子，和非零的TB和EB之间的$\ell_1$和$\ell_2 = \ell_1 \pm 2$多极子。这种签名是所考虑的模型的特定特征，如果保留奇偶性和各向同性中的一个，则不能生成这些签名。作为一个具体的例子，我们考虑一个简单的情况下，其中的矢量场只有一个“电”的背景分量，以标准的方式衰减为$a^{-2}$。在这种情况下，产生了原始功率谱的强尺度依赖四极调制，并且我们发现大尺度温度和E模式偏振各向异性的几乎无噪声的数据（例如，由WMAP或$Planck$提供的那些）应该能够将原始标量功率谱的四极振幅系数$g_{2M}$（在与当前层位大小$k_0^{-1} = 14~{\rm Gpc}$相当的枢轴标度…
2015-01-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Twisting inflation to sub-Planckian axion decay constants
Illinois Center for Advanced Studies of the Universe & Department of Physics, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Higgs Centre for Theoretical Physics, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Physics and Applied Mathematics Unit, Indian Statistical Institute（印度统计研究所）
本文研究了伪标量膨胀，允许 torsion 存在，并引入了非最小相互作用，探讨了伪标量与 Pontryagin 密度和 Nieh-Yan 不变量的耦合，发现这些相互作用能增加伪标量衰减常数并允许在陡峭势能上膨胀。
2026-01-28 gr-qc hep-th
Hydrodynamical approach to chirality production during axion inflation
该研究用流体动力学方法分析轴子暴胀中Schwinger效应与等离子体碰撞对手征性产生的影响，发现强相互作用费米子因碰撞抑制电导率而生成更强规范场。
2023-11-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Generation of large-scale magnetic fields, non-Gaussianity, and primordial gravitational waves in inflationary cosmology
在IIB型弦论的背景下，探讨了暴胀宇宙学中大尺度磁场的产生，特别是在一种由跑道暴胀激发的模暴胀中。在该模型中，超荷电磁场的共形不变性被打破，这是由于标量场和赝标量场耦合到超荷电磁场。首先评估了以下三个宇宙学可观测量：哈勃视界尺度上的当前磁场强度，它远小于反反应问题的上限，由于大质量规范场的存在而导致的曲率扰动的局部非高斯性，以及张量与标量比。结果表明，得到的局域非高斯性和张量标量比与普朗克数据是一致的。
2014-12-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Large-scale magnetic fields, non-Gaussianity, and gravitational waves from inflation
我们探讨了在所谓的模量膨胀中大尺度磁场的产生。超荷电磁场不仅与一个标量场耦合，而且与一个赝标量场耦合，从而打破了超荷电磁场的共形不变性。我们明确地分析了目前哈勃视界尺度上的磁场的强度、大质量规范场产生的曲率扰动的局部非高斯性以及密度扰动的张量-标量比。因此，我们发现局部非高斯性和张量标量比与最近的普朗克结果是兼容的。
2015-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflation in Weyl-invariant Einstein-Cartan gravity
本文研究 Weyl 不变二次 Einstein-Cartan 引力与标量场及 Holst 赝标量耦合系统的暴胀，发现其表现为小场值下的有效单场暴胀，且预言与观测相符。
2025-01-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Adding helicity to inflationary magnetogenesis
暴胀磁生的机制研究最多的依赖于规范动力学项$F_{μν}\,{F}^{μν}$的系数随时间的变化。不幸的是，只有极其精细的模型版本才能持续产生观测所需的宇宙学磁场。我们提出了一个推广的这个模型，其中也是伪标量不变$F_{μν}\,\tilde{F}^{μν}$乘以一个时间依赖函数。新的宇称违反项允许在暴胀结束时更自由地调整场的振幅。此外，它导致了一个螺旋形的磁场，在大尺度放大的磁流体动力学过程中的辐射主导的时代。因此，我们的模型可以满足观测的星系际介质中的字段的下限，同时提供了一个种子的银河发电机，如果膨胀发生在能量范围从$10^5$到$10^{10}$ GeV。这样的能量尺度远低于最近的BICEP 2结果所建议的，如果后者是由于原始张量模式。然而，规范场是暴胀过程中张量的来源，即使暴胀发生在低能量下，它也会产生一个相当大的张量与标量之比$r={\cal O}(0.2)$的引力波谱。因此，该系统避开了Lyth界限。对于较小的$r$值，需要较低的暴胀能量标度值。该模型预测了完全螺旋宇宙磁场和手征谱的原始引力波。
2014-11-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Chiral Anomaly, Schwinger Effect, Euler-Heisenberg Lagrangian, and application to axion inflation
强电磁场中的粒子产生是固体物理、重离子碰撞、早期宇宙学和形式量子场论中反复出现的主题。本文讨论平行电场和磁场背景下的狄拉克方程。我们回顾了Schwinger粒子的产生率，阐明了手征反常方程的产生，并计算了带电费米子的感应电流。我们区分的贡献，从非微扰粒子生产，从运行的规范耦合常数和非线性的有效QED拉格朗日，并澄清这些贡献如何出现在一个单一的框架内。我们将这些结果应用于轴子膨胀。驱动宇宙暴胀子的赝标粒子与阿贝尔规范群之间的陈-西蒙斯耦合导致了规范场和带电费米子的双重产生。我们发现，由此产生的标量和引力波功率谱强烈依赖于费米子质量。
2020-02-28 astro-ph.CO cond-mat.mes-hall hep-ph
Inflation in Metric-Affine Quadratic Gravity
在度量-仿射引力理论的一般框架中，度量和连接是独立变量，我们考虑Ricci标量曲率和Holst不变量（黎曼曲率与Levi-Civita反对称张量的收缩）中的二次作用非极小地耦合到标量场.我们研究的轮廓等效有效度规理论，具有额外的动力学赝标量自由度，并表明，它减少到一个有效的单场暴胀模型。我们详细分析了暴胀的预测，发现它们落在最新的观测范围内的参数范围很广，允许张量标量比的增加。谱指数可以根据参数空间中的位置而减小或增大。
2023-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Classically Scale Invariant Inflation, Supermassive WIMPs, and Adimensional Gravity
我们介绍了一个最小的，但全面的框架与$CP$和经典的标度对称性，为了同时解决的层次问题，中微子质量，暗物质，和通货膨胀。在标准模型的内容中加入了一个复杂的规范单重标量和三种右手Majorana中微子的味道，从而促进了跷跷板机制等。一个addimensional理论的重力（Agravity），允许trans-Planckian场偏移。一旦得到单重态标量的Coleman-Weinberg动力学产生的真空期望值，则分别由希格斯门和标量非最小耦合引起弱和普朗克尺度。所有的尺度都没有任何相互的二次不稳定性。$CP$对称性阻止了赝标单线态的衰变，使其成为一个合适的WIMPzilla暗物质候选者，具有正确的观测遗迹丰度。识别伪Nambu-Goldstone玻色子的（近似）尺度对称的暴胀场，该模型可容纳成功的慢卷暴胀，与观测数据兼容。我们得出的结论是，一个伪Nambu-Goldstone暴胀，在一个经典的尺度对称的框架内，产生更轻的WIMPzillas。
2016-04-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Chirality production during axion inflation
本文利用梯度展开形式研究了轴子暴胀中赝标量场与电磁场轴向量耦合导致的手性荷产生，并纳入手性磁效应与施温格效应，发现暴胀结束时能高效产生大的手性化学势。
2021-11-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB Constraints on Natural Inflation with Gauge Field Production
针对自然暴胀模型被最新观测数据排除的问题，本文研究了引入规范场耦合的自然暴胀模型，通过数值计算发现该模型仅在特定耦合常数范围内符合CMB数据约束，并给出了控制规范场增长参数的上下界。
2024-12-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion anomalies
我们研究了费米子与类轴子场或赝标场的导数耦合，证明了费米子的轴向矢量流在费米子无质量的极限下是不守恒的。这种对经典手征对称性的明显破坏是由于背景轴子场。我们计算的贡献，这个反常的沃德恒等式由于单独的赝标场，这出现在闵可夫斯基空间，以及由于与外部引力场的相互作用的影响。对于无质量费米子的情况，这些相互作用在轴子有效作用量中引入了项，这些项可以通过增加局部反项来消除。我们证明，这些counterterms所产生的路径积分措施时，从一个形式的手征对称性是明显的对称性是唯一明显的使用后，经典的运动方程变换的理论。我们在闵可夫斯基空间中微扰地工作，并包括与线性化的引力场的相互作用的影响。利用热核方法，我们研究了路径积分测度的变换性质，并考虑了非线性引力以及与规范场的相互作用。最后，我们验证了我们的关系，考虑在伪标量驱动的膨胀和计算的轴向电流的发散德西特时空中的导数耦合费米子。
2022-08-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological selection of a small weak scale from large vacuum energy: a minimal approach
提出一种最小宇宙学方案，通过真空景观中最大真空能量区域在暴胀中的体积主导，自然解释电弱标度远小于截断值，并预测希格斯粒子关系及暗物质候选。
2024-07-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Going beyond the Standard paradigm of Cosmology: Torsion, gravitational anomalies and inflation without inflaton fields
我回顾了一个弦启发的宇宙学模型，与引力异常目前在非常早期的时代，其中包括一个完全反对称扭转，在（3+1）维是相当于一个赝标量（卡尔布-拉蒙，弦模型独立）轴子场。在前暴胀时代产生的原初引力波（GW）的凝聚后，该模型导致了所谓的运行真空模型（RVM）类型的暴胀，这是在不需要外部暴胀子场的情况下实现的，这是由于非线性破坏了引力理论。该模型为$Λ$ CDM范式提供了一种替代方案，并且在后暴胀辐射时代，在物质谱中具有右手中微子的模型中，也能够诱导宇宙中的物质-反物质不对称性。这样引起的不对称性是由违反洛伦兹对称性的KR轴子背景触发的，该背景是在RVM暴胀期间产生的，作为GW凝聚的结果。这种宇宙学的现代时代被认为是以可观察到的（RVM型）偏离$Λ$ CDM为特征的，具有减轻宇宙学数据中观察到的紧张局势的潜力。
2021-12-27 gr-qc hep-ph hep-th
