Stochastic Gravitational Waves from Inflaton Decays
由于引力相互作用的普遍性，人们普遍认为在再加热期间，暴胀子随引力子的发射而发生微扰衰变时，会形成随机的引力波（GW）背景。在此之前，文献中只考虑了暴胀子主要衰变为一对轻标量和/或费米子粒子的模型。在本文中，我们专注于与矢量粒子对的情况下，在最终的衰变产物。给出了两种典型的引力暴胀子与矢量场耦合情况下三体引力暴胀子衰变的微分衰变率，并据此预测了它们各自的GW频谱。结果表明，与标量和费米子的情况类似，所获得的GW光谱的频率太高，无法通过当前和不久的将来的GW探测实验观察到，并要求设计一种新的高频GW探测器。
2019-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stochastic emergence of inflaton fluctuations in a SdS primordial universe with large-scale repulsive gravity from a 5D vacuum
本文发展了一种随机方法来研究含黑洞的早期暴胀宇宙中暴胀子场的标量场涨落。考虑一个5维Ricci平坦的SdS静态度规，通过平面坐标变换，得到一个5维的宇宙学度规，并由此在一个4维超曲面上导出有效的4维SdS度规.我们发现，在暴胀结束时，暴胀子场的平方涨落不是完全与尺度无关的，而是对BH的质量敏感。
2011-05-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflaton field governed universe from NKK theory of gravity: stochastic approach
本文研究了一个由非紧Kaluza-Klein（NKK）引力理论导出的非微扰单场（暴胀子）宇宙模型。对宇宙演化不同时期的暴胀子场涨落进行了估计。我们的结论是，暴胀子场一直下滑其（二次）的潜力山沿整个宇宙的演化和质量的哈勃参数的顺序。在这里开发的模型中，唯一的自由参数是哈勃参数，它可以在未来重建从超新星加速探测器（SNAP）的数据。
2005-09-13 astro-ph gr-qc hep-ph
Cosmological perturbations from stochastic gravity
在由暴胀子场驱动的暴胀宇宙学模型中，导致大尺度结构形成的原初不均匀性的起源是暴胀子场的量子涨落。这些通常是用标准的宇宙学扰动理论计算的，在这个理论中引力场和暴胀子场都是线性扰动和量子化的。然后计算了原始度规涨落的关联函数及其功率谱。在这里，我们介绍了一个替代的程序来计算的度量相关的基础上出现在随机半经典引力的框架下的爱因斯坦-朗之万方程。我们表明，关联函数的度量扰动，遵循爱因斯坦-朗之万形式主义与通常的量子化程序时得到的标量场扰动线性化。这种方法被明确地应用到一个简单的模型的混沌膨胀组成的罗伯逊-沃克背景，经历了准德西特膨胀，最低限度地耦合到一个自由的大质量量子标量场。然而，基于爱因斯坦-朗之万方程的技术可以自然地处理标量场的扰动，甚至超出线性近似，这实际上是在不受暴胀子场驱动的暴胀模型中所需要的，例如Starobinsky的迹线异常驱动的暴胀，或者在通常的暴胀子驱动模型中计算由于非线性量子效应引起的修正。
2008-02-14 gr-qc
Stochastic wave equation with thermal noise in an expanding universe
本文讨论了无限多个标量场环境中的Einstein-Klein-Gordon系统，其中标量场的存在导致了外部热噪声.在最低阶的度规扰动和场扰动中，二次涨落由量子涨落和热涨落的总和组成。我们表明，这些波动依赖于暴胀子与环境的相互作用的形式。
2019-04-09 gr-qc hep-th
Stochastic gravitational wave from graviton bremsstrahlung in inflaton decay into massive spin 3/2 particles
International Institute of Information Technology, Hyderabad（海德拉巴国际信息技术学院）
该研究通过inflaton衰变产生随机引力波，探讨了graviton辐射与早期宇宙重新加热过程的关系。
2026-03-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectrum of a stochastic diffusion in an expanding universe
本文讨论了暖暴胀模型中随机波动方程的强耗散极限所导致的扩散方程。我们表明，在指数展开模型中的标量扰动的长波功率谱与该时空上的量子涨落谱相吻合。
2019-04-14 gr-qc
Quantum Squeezing and Late Time Classical Behavior of Massive Fields in Expanding Robertson-Walker Universe
用Guth和Pi的方法对含时量子振子进行了薛定谔图像分析，清楚地指出了早期宇宙真空涨落退相干的两种可能的物理机制：量子振子倒置和倒置振子的快速压缩，从而使某些压缩因子发散。在暴胀宇宙学中，前一种机制解释了轻暴胀子的随机演化和大多数暴胀模型中密度扰动的经典性质，而后一种机制则解释了相对较重场的经典演化，其质量在哈勃参数以上的一个狭窄范围内：2 <（m/H_0）^2 < 9/4。同样的方法可以应用于研究任何罗伯逊-沃克宇宙学中量子涨落的退相干。
1997-06-05 gr-qc
Gravitational Radiation from Preheating with Many Fields
参数共振提供了一种机制，通过这种机制，粒子可以在暴胀后立即产生。到目前为止，人们的注意力集中在单个或多个暴胀子场耦合到单个标量场上。然而，一般来说，我们期望暴胀子与早期宇宙中存在的许多其他相对论自由度耦合。在本文中，我们使用模拟在一个不断扩大的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克时空，预热是如何影响的多场耦合到暴胀子。我们把注意力集中在引力波的产生上--这是预热阶段的一个重要的潜在观测特征。我们发现，预热和它的引力波签名是强大的暴胀子耦合到更多的物质场。
2010-06-11 astro-ph.CO gr-qc
Analytical study of the parametric instability of an oscillating scalar field in an expanding universe
本文研究膨胀宇宙中暴胀子标量场围绕其有效势的最小值振荡的扰动动力学。在假定哈勃参数与振荡频率之比很小的情况下，我们采用了快慢运动分离技术。将振荡相位和能量密度分别作为快变量和慢变量，导出了波动模式的Hill方程，其中能量密度作为慢变参数。我们开发了一个一般的摄动方法来解决这种类型的方程，这是基于Floquet理论和渐近展开在附近的解决方案与“冻结”参数。作为例子，我们考虑了$ϕ^{2}-ϕ^{4}$势，并构造了相应的Lamé方程的近似解.所得解与直接数值积分的结果吻合较好。
2019-01-28 gr-qc
Geometrically Consistent Approach to Stochastic DBI Inflation
暴胀过程中的随机效应可以通过在哈勃补丁大小的域上平均量子暴胀子场来解决。平均场服从朗之万型方程，其中短尺度波动作为噪声项进入。本文在噪声中微扰地求解了具有Dirac Born Infeld（DBI）动力学项的暴胀子场的朗之万方程，并利用所得结果确定了场值的概率密度函数（PDF）。在该计算中，势的形状和翘曲因子都是任意函数，并且由于平均域的有限大小，在有和没有体积效应的情况下获得PDF。DBI动力学项通常出现在弦激发的暴胀场景中，其中标量场与（紧凑）额外维度内的某个距离相关。由于额外维度的有限大小，暴胀子的场值的可达范围因此是有限的。我们认为，在一个一致的随机方法的距离暴胀的PDF必须消失的几何禁止字段值。我们建议通过在场空间中的各自边界处安装吸收（或反射）墙来实现这些额外维度的空间限制。作为一个玩具模型，我们考虑了两个吸收壁之间的DBI膨胀，并使用图像的方法来确定其最一般的PDF。以四次翘曲因子和混沌暴胀子势为例，详细研究了所得到的PDF。壁的存在下示出的影响的暴胀子的轨迹为一组给定的参数。
2010-04-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dynamics of Interacting Scalar Fields in Expanding Space-Time
导出了Friedman-Robertson-Walker背景时空中标量场与其它场相互作用的有效运动方程。反映在这个有效的演化方程的耗散行为进行了研究，无论是在简化的近似，以及数值。我们的结果的相关性，通货膨胀被认为是在暴胀子场的演变，以及它的波动谱。一个简单的检查也是由超对称模型，产生耗散效应，在通货膨胀。
2005-01-15 gr-qc hep-ph hep-th
Numerically modeling stochastic inflation in slow-roll and beyond
我们提出了一个完整的数值处理的影响下，从子哈勃模式的随机修正的暴胀动力学。我们讨论了如何准确地模拟随机噪声项所产生的子哈勃量子模式，产生粗粒度的暴胀子动力学的形式随机微分方程。在离散时间网格上逐事件求解随机微分方程。然后，我们计算的曲率扰动的功率谱，可以与传统的方式使用Mukhanov-Sasaki方程通过正则量化暴胀子波动计算的功率谱进行比较。我们的数值方法可以帮助我们很容易地将形式主义扩展到超慢卷暴胀和研究原始黑洞形成的可能性。
2020-10-23 astro-ph.CO gr-qc
An effective field theory during inflation II: stochastic dynamics and power spectrum suppression
通过对“环境”光标量场亚哈勃自由度的追踪，得到了类暴胀子标量场--系统的非平衡有效作用量。有效的行动是随机的，导致有效的朗之万运动方程的波动的暴胀子类字段，自能校正和随机噪声消除器，服从德西特时空模拟的波动耗散关系。我们解决了朗之万方程实施的主导长期项的动力学重整化群再确认，并获得的超哈勃起伏的暴胀子场，$\mathcal{P}(k;η) = \mathcal{P}_0(k)\,e^{-γ(k;η)}$的功率谱的修正，其中$\mathcal{P}(k;η) = \mathcal{P}_0(k)\,e^{-γ(k;η)}$是近标度不变的功率谱在没有耦合。$γ(k;η)>0$描述了功率谱的抑制，它具有Sudakov型双谱，并需要违反标度不变性。我们还得到了重标量场$ M \gg H$的有效作用量，这种情况下产生了一个局部的“费米”极限与一个非常弱的自相互作用的类暴胀子场和耗散项被抑制的权力$H/M$。我们推测宇宙微波背景中的大尺度异常可能起源于从暴胀子耦合到亚哈勃自由度的耗散过程。
2016-02-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial gravity's breath
通过给出一个将遗迹随机重力波背景（SGWB）的平均振幅直接与Inflaton场联系起来的公式和遗迹SGWB的特征振幅h_c的方程，本文讨论了威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）和激光干涉引力波天文台（LIGO）科学合作组（LSC）的残余引力波的上界。数据在Inflaton字段的下限中转换。结果表明，由WMAP约束产生的Inflaton场的值与著名的Inflation慢滚条件完全一致，而由LSC约束产生的Inflaton场的值与慢滚条件不一致.无论如何，本文的分析表明，SGWB的探测将通过提供有关早期宇宙动力学的非常宝贵和精确的信息来直接测量Inflaton场的值。换句话说，SGWB的探测将允许听诊“原始重力的呼吸”。
2011-10-08 gr-qc
Resonant Gravitational Wave Amplification - Axion and Inflaton
我们证明了随机引力波背景的参数放大过程中的暴胀再加热和轴子/模量振荡。这种放大增强了弦/暴胀重力波信号的可探测性，在光谱上留下了指纹，可能会被未来的引力波探测器发现。
1997-10-02 astro-ph gr-qc hep-ph
Nonequilibrium dynamics of quantum fields in inflationary cosmology
在暴胀宇宙学中研究量子场的非平衡动力学，特别强调在暴胀后再加热问题中的应用。利用Schwinger-Keldysh闭合时间路径（CTP）形式和两粒子不可约（2 PI）有效作用量，得到了一般弯曲背景时空中平均场和方差的耦合非微扰方程。对于由空间平坦FRW时空中四次自相互作用O（N）场论（具有不破缺对称性）组成的模型，数值研究了大N展开中的首阶平均场动力学。利用半经典爱因斯坦方程自洽地确定了尺度因子的时间演化。研究发现，宇宙膨胀可以显着地影响参数共振诱导粒子生产的效率。本文研究了标量暴胀子通过汤川耦合$f$与费米子场耦合时，由于暴胀子平均场振荡而产生费米子的情况。显示在单回路CTP有效作用中出现在$O(f^2)$的耗散和噪声核满足零温度波动耗散关系（FDR）。在$O(f^4)$的暴胀零模所服从的有效随机方程中含有乘性噪声。结果表明，随机性成为重要的暴胀零模的动力学结束前的再加热。讨论了热化问题，提出了一种超越Hartree-Fock近似的等时关联函数的时间局部方程的求解策略。
2002-09-03 gr-qc
Cosmological Density Fluctuations in Stochastic Gravity -- Formalism and Linear Analysis --
本文基于随机引力理论研究暴胀子量子涨落产生的原初微扰。在对暴胀子场自由度积分的基础上，分析了树水平上曲率微扰的关联函数随时间的演化，并与规范不变线性微扰理论的预言进行了比较.我们发现，如果从视界穿越时间的e-折叠小于某个临界值（$\sim |$慢滚参数$|^{-1}$），这是观察到的宇宙结构的尺度的情况下，我们的结果与规范不变的微扰理论相吻合。然而，在超视界尺度的限制下，我们发现曲率扰动的差异，这表明，我们应该包括纵向部分的引力场的量子化的标量场，即使在随机引力。
2007-10-29 gr-qc hep-th
Stochastic motion in an expanding noncommutative fluid
本文导出了一个类似于Friedmann-Robertson-Walker几何的膨胀非对易声学流体模型。为此目的，考虑了（3+1）维时空中的非对易阿贝尔Higgs模型。在这种情况下，我们分析测试粒子在这种流体中的运动。研究了耦合到量子化涨落无质量标量场的标量测试粒子。对于研究的所有情况下，我们发现由于粒子的均方速度的非对易性的校正。在测地线上自由运动的粒子的非零速度色散与以前文献中膨胀交换流体的零结果不一致。
2021-05-20 gr-qc hep-th
STATIONARY SOLUTIONS IN BRANS-DICKE STOCHASTIC INFLATIONARY COSMOLOGY
在布兰斯-迪克理论中，宇宙在暴胀后被分成许多指数级的大区域，它们的有效引力常量各不相同。这样的过程可以用扩散方程来描述，该方程描述了在宇宙的物理体积中找到暴胀子场和微扰子场的某个值的概率。对于一个典型的混沌暴胀势，概率分布的解永远不会变得稳定，而是永远朝着更大的场值增长。我们在这里表明，一个非最小的共形耦合的暴胀的曲率标量，以及辐射校正的有效潜力，可以提供一个动态的截止和产生固定的解决方案。我们还分析了最近在爱因斯坦理论的背景下发现的涨落暴胀子标量场的大的非微扰跳跃的可能性。我们发现，在Brans-Dicke理论的幅度，这样的跳跃强烈抑制。
1995-04-15 astro-ph gr-qc hep-ph
Jordan-Brans-Dicke Stochastic Inflation
我们研究了在动力学引力常量存在下的随机暴胀。本文描述了具有暴胀子场的Jordan-Brans-Dicke引力理论的Arnowitt-Deser-Misner形式。暴胀子和夸克标量场可以分为粗粒背景场和量子涨落。我们计算了在JBD理论中，暴胀子场在任意势下的量子涨落所产生的微扰的振幅。量子涨落对背景场的影响等价于标量场的布朗运动，可以用Fokker-Planck扩散方程描述。在共动坐标系中找到给定场值的概率可以写成以它们的经典轨迹为中心的高斯分布，沿两个场方向的色散逐渐减小。我们还计算了宇宙进入自我再生暴胀阶段的条件。考虑到暴胀区域的本征体积的膨胀，物理框架中的概率分布将集中在普朗克边界，并将沿着它向场的大值移动。
1994-01-25 astro-ph gr-qc hep-th
On the oscillation-driven cosmological expansion at the post-inflation stage
研究了膨胀宇宙中暴胀子标量场围绕奇异势极小值振荡的动力学。得到了描述宇宙膨胀晚期的渐近公式。文中还简要讨论了振荡的稳定性问题和有关的场分裂现象。
2016-12-05 astro-ph.CO gr-qc
Electromagnetic coupling effects in natural inflation
在这项工作中，我们研究了自然暴胀中的电磁耦合的影响，在一个系统的方式使用Schwinger-Keldysh形式主义。相应的影响功能评估到一个循环的水平。它可以被解释为由于一个单一的随机力。因此暴胀子场的运动方程以朗之万方程的形式给出。最后计算了暴胀子场的两点和三点关联函数。它们分别与暴胀子场的功率谱和非高斯性有关。
2019-07-14 gr-qc hep-th
Beginning inflation in an inhomogeneous universe
利用3+1维中与标量暴胀子场耦合的全爱因斯坦场方程的数值解，我们研究了初始膨胀、高度不均匀且由梯度能量主导的宇宙向暴胀周期过渡的条件.如果初始标量场变化包含在暴胀子势的足够平坦的区域内，并且宇宙在空间上平均是平坦的或开放的，那么暴胀将在梯度和动能因膨胀而稀释后发生。即使当不均匀性的尺度与初始哈勃长度相当时，情况也是如此，过密区域坍缩并形成黑洞，因为欠密区域继续膨胀，最终开始膨胀。这表明暴胀可以从高度不均匀的初始条件中产生，并解决视界和平坦性问题，至少只要标量场的变化不包括超过暴胀平台的值。
2016-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stabilization of Starobinsky-Vilenkin stochastic inflation by an environmental noise
我们讨论了暴胀子$ϕ$在相互作用中的无限数量的领域作为一个环境（噪音）与摩擦$γ^{2}>0$。在马尔可夫近似下，我们得到了一个随机波动方程（也出现在暖膨胀模型中）。在用白噪声代替环境后，如果$γ\neq 0$满足，则随机波动方程违反能量守恒。我们引入了一种暗能量作为暴胀子能量动量的补偿。我们在经典波动方程中加入Starobinsky-Vilenkin噪声，该噪声在慢滚近似中描述了膨胀度规中的量子涨落。我们研究由此产生的一致性爱因斯坦-克莱因-戈登系统在慢滚制度。在已知尺度因子$a$和哈勃变量$ H$对场$ϕ$的依赖关系的条件下，得到了暴胀子几率分布的Fokker-Planck方程.我们得到明确的固定的解决方案的福克-普朗克方程假设$a(ϕ)$和$H(ϕ)$可以近似地确定在一个慢滚制度，忽略噪音。我们将结果推广到多场D维位形空间。我们表明，在政权$a(ϕ)^{3}H(ϕ)^{5}\rightarrow \infty$的量子噪声决定的渐近行为的平稳分布。如果$a(ϕ)^{3}H(ϕ)^{5}$保持有限，则环境噪声确保平稳概率的可积性。在这种情况下，不需要引入边界条件来消除无限暴胀。$a(ϕ)^{3}H(ϕ)^{5}$的变化可以解释为从冷膨胀向暖膨胀过渡的标志。
2019-02-12 gr-qc hep-th
Power spectrum of stochastic wave and diffusion equations in the warm inflation models
我们讨论耗散随机波和扩散方程的暴胀子与环境的相互作用，在一个外部的扩展度规。我们证明了扩散方程在强摩擦极限下很好地逼近了波动方程。在扰动随时间缓慢变化且几乎是指数展开的假设下，我们计算了波动方程的长波功率谱。在假设噪声在坐标变换下具有形式不变性的条件下，我们得到了接近尺度不变性的功率谱。在扩散近似中，我们超越了慢变假设。我们精确地计算了指数膨胀和多项式势模型以及幂律膨胀和指数势模型的功率谱。
2020-06-23 gr-qc
First-order nonthermal phase transition after preheating
在暴胀后的预热过程中，参量共振迅速产生非常大的标量场起伏。在暴胀子场$ϕ$在双势阱中振荡并与另一个标量场$X$相互作用的模型中，X的涨落可以暂时恢复标量对标量的对称性。如果π与X的耦合比暴胀子的自耦合强得多，则随后的对称性破缺是一级相变。我们证明了这种非热相变的存在与晶格模拟的充分非线性动力学的相互作用领域。特别是，我们观察到一个膨胀的气泡成核。
1998-04-28 astro-ph gr-qc hep-ph
Slow-roll versus stochastic slow-roll inflation
本文考虑了在慢滚长波近似下，带有热噪声和Starobinsky-Vilenkin噪声的经典波动方程，描述了膨胀度规中引力子-暴胀子系统的量子涨落.我们研究了慢滚状态下的一致随机Einstein-Klein-Gordon系统。我们表明，在一些模型中，慢滚的要求（忽视的$\partial_{t}^{2}ϕ$）可以满足随机系统的概率意义上的量子和热噪声为任意大的时间和无限范围的领域。我们计算了一些暴胀变量的期望值，考虑到量子和热噪声。我们表明，平均加速度$\langle \partial_{t}^{2}a\rangle$可以是负的或正的（取决于模型）时，随机场采取的值超出了经典的通货膨胀范围。
2019-11-11 gr-qc
Stochastic Inflation in Compact Extra Dimensions
当暴胀子场沿着经典的慢滚轨道沿着势向下移动时，它会受到量子跳跃的影响，随机地沿着势向上或向下移动。在“随机暴胀”中，这些量子跳跃的影响是通过平滑（至少）哈勃补丁大小的域上的场并将较小尺度上的波动视为噪声来建模的。暴胀子因此成为一个随机过程，其在给定时间的值是使用其概率分布计算的。我们推广这种方法的非正则动力学项的狄拉克Born Infeld（DBI）型，并调查由此产生的修改字段的轨迹。由于DBI暴胀模型产生于弦启发的场景中，其中标量场具有几何解释，我们坚持认为模型的弦起源所施加的场值限制必须在量子水平上得到尊重。
2010-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Holographic Preheating
我们提出了强耦合下宇宙预热的全息描述。在这种情况下，暴胀子和物质场之间的能量转移是由全息超导体模型来模拟的。预热过程中物质场的指数放大可以用边界扩张的体时空中亚稳态“黑洞“的准正规模来描述。我们的结果表明，在强耦合的情况下，可以连续产生的物质场相反，弱耦合的情况下，不连续的物质增长作为暴胀子振荡。此外，在强耦合下，物质场的放大对暴胀子真空期望值的依赖性增强。凭借所提出的机制，暴胀后极高温度下的极早期宇宙的物理学可能变得容易理解。
2016-12-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial inflation from gravity's rainbow
在最近发表在《自然》杂志上的一篇论文中，LIGO科学合作组织（LSC）利用激光干涉仪引力波天文台（LIGO）为期两年的科学运行数据，获得了宇宙学起源的随机引力波背景的上限。这样的上限排除了一些早期宇宙演化的模型，比如状态方程参数相对较大的模型，以及弦理论模型产生的弦张力相对较小的宇宙（超）弦模型。同时也给出了前大爆炸宇宙论提出的引力波（RSBGW）的残余随机背景的一个上限。另一方面，由标准暴胀模型提出的RSBGW的上限是众所周知的，并且经常使用威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）进行更新。对这种RSBGW的潜在探测是了解非常早期宇宙演化的唯一途径，直到普朗克时代和初始奇点的边界。这是一种标准天体物理观测无法获得的信息。我们最近在Rel. Gen.重力42，5，1323-1333（2010）。在这个过程中，通过将这个公式与RSBGW的特征振幅hC的方程结合起来，WMAP和LSC数据中RSBGW的上限将被转换为Inflaton场的下限。结果表明，由WMAP约束产生的Inflaton场的值完全符合著名的慢滚暴胀条件，而由LSC约束产生的Inflaton场的值可能不符合慢滚暴胀条件.
2010-07-23 gr-qc
Inflation and Reheating with a Fermionic Field
暴胀长期以来一直是理解早期宇宙的公认范式。大多数暴胀模型都有一个标量场作为暴胀子粒子，在暴胀后，它在一个被称为再加热成标准模型（SM）粒子的过程中衰变。在这项工作中，我们考虑一个费米子作为暴胀子场。诺特对称性论证表明，如果费米子与引力的耦合不是最小的，那么它就可能存在一个指数膨胀的宇宙。我们在这个模型中使用这样的场景来研究通货膨胀和再加热。我们发现在这个模型中所涉及的各种参数，其中包括非最小耦合强度$ξ$，质量$m$和汤川耦合$Y$之间的关系。
2018-11-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Inflaton that Could : Primordial Black Holes and Second Order Gravitational Waves from Tachyonic Instability induced in Higgs-$R^2$ Inflation
希格斯粒子自耦合的运行可能导致早期宇宙学中的许多现象。在本文中，我们介绍了一种情况下，希格斯运行诱导转弯的轨迹通过一个区域的快子质量，导致时间的快子增长的曲率功率谱。希格斯粒子引起的这种效应留下了原始黑洞和随机引力波形式的现象，拟议中的GW天文台将能够在不久的将来进行探测。
2022-10-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Quantally fed steady-state domain distributions in Stochastic Inflation
在随机暴胀宇宙学的框架内，我们在慢滚动的假设下，在两种特定的粗粒暴胀子势$V(Φ)$的选择下，导出了共动坐标系中畴的稳态分布P_c（V）.我们将该过程建模为V-空间中的Starobinsky型方程加上一个与时间无关的源项P_w（V），源项P_w（V）携带（唯象地）来自Wheeler-De Witt方程的两个已知解：Hartle-Hawking和Vilenkin的波函数中的任一个的量子力学信息。源项的存在导致非平凡稳态分布P^w_c（V）的存在。这两种机制在不同尺度下的相对效率进行了比较，建议的潜力。
1999-11-25 gr-qc
Solving Stochastic Inflation for Arbitrary Potentials
本文提出了一种微扰法求解存在反反应的暴胀宇宙学朗之万方程。在高斯近似下，该方法允许显式计算任意势的暴胀子场的概率分布，考虑或不考虑体积效应。微扰方法，然后应用到各种具体的模型，即大场，小场，混合和运行质量膨胀。得到了这些模型中暴胀子场随机行为的新结果。特别是，它被证实，随机效应可以是重要的，在新的通货膨胀，而它被证明是可以忽略的（真空主导）混合通货膨胀。随机运行的质量膨胀的情况下，讨论了一些细节，有人认为，量子效应模糊了这个模型的四个经典版本之间的区别。它也表明，自我再生制度可能是重要的，在这种情况下。
2005-11-21 astro-ph gr-qc hep-ph
Stochastic semiclassical gravity and fluctuations during inflation
随机半经典引力是研究引力与量子物质场相互作用的一种超越半经典极限的理论。该理论预言了经典引力场的随机涨落是由物质场的应力能张量的量子涨落引起的。在这里，我们使用一个公理化的方法来介绍爱因斯坦-朗之万方程作为一个一致的动力学方程组的一阶微扰修正半经典引力和审查其主要特点。然后，我们描述了一个简单的混沌暴胀模型中的理论的应用，暴胀子场的波动诱导随机波动的引力场。这些引力涨落的关联函数在大尺度下导致了几乎Harrison-Zel'dovich标度不变的谱，与结构形成的标准理论一致。最近的结果和其他应用的理论也给出了一个总结。
2001-02-08 gr-qc
Stochastic Quintessence
在暴胀过程中，研究了精粹场的行为。为了有一个令人满意的暗能量模型，今天的精粹场值应该尽可能对初始条件不敏感。通常，只考虑在暴胀结束时，或者等价地，在辐射主导时代开始时指定的初始条件的依赖性。假设这个精粹场最初处于一个很大但关键的有限区间内，它的现值就变得独立于它开始时的初始值。暴胀是否会自然地将精粹场驱动到上述区间的问题得到了解决。由于量子效应的重要性，我们采用随机暴胀理论来计算精粹场的演化。此外，我们还考虑了源自暴胀子场的量子效应，并证明了在大多数情况下它是次显性的。最后，要求的精髓字段是在轨道上的今天被证明意味着相当严格的约束的初始值的精髓和inflaton字段在通货膨胀的开始。特别地，暴胀子场的初始值不能太大，这表明只有当e折叠的总数相当小时，典型的情况似乎才与暴胀相容。
2004-10-07 astro-ph gr-qc hep-ph
Dark matter and dark energy from pockets of gravity created by quantum tunneling of the inflaton potential
通常假定在暴胀的再加热期间暴胀子场的行为是相干的，并遵循经典路径.本文指出，背景暴胀子场沿势密度V（？）下降时，可以而且经常会经历能量\DeltaV <<V的量子隧穿效应，从而有可能产生微扰暴胀子，而微扰暴胀子又反过来，可以分解成其他粒子。我们认为，这种情况下，使用大的领域的通货膨胀假设在一个典型的慢滚制度，并与隧道效应相关的物理量的典型值。它示出了如何，作为这些高能量和本地化的过程的结果，度量的组件在一个小体积内接收强梯度。这些引力袋既可以吸引引力，也可以排斥引力，因为里奇张量包含正号或负号的平方偏导数项，所以它们可能是暗物质或暗能量的一个组成部分。随着宇宙的膨胀，口袋的曲率减弱为1/a^2，其中a（t）是膨胀的比例因子，但它表明，只要对口袋的引力引力场的积分是对口袋的所有膨胀体积进行的，积分的值就不受膨胀的影响。从几何学上讲，口袋的引力是由它内部的度规的卷积产生的;随着宇宙膨胀，卷积是在一个大得多的体积上进行的，所以它们是平坦的，但是在更大体积上的积分给出了与膨胀前相同的结果。这只是同一几何体的尺度变化。暗物质和暗能量的一个共同原因（暴胀子量子隧穿）解释了为什么它们的数量是相同的数量级。
2013-12-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Stochastic gravitoelectromagnetic inflation
引力电磁暴胀是最近提出来的，它统一描述了早期（加速）暴胀宇宙中的电磁场、引力场和暴胀子场。本文研究了引力电磁分量$A_B=(A_μ,ϕ)$在宇宙学尺度上的随机处理。我们主要研究超哈勃尺度下的种子磁场，它在宇宙大尺度结构的形成过程中起着重要的作用。
2007-05-15 astro-ph gr-qc
Dynamical de Sitter phase and nontrivial holonomy in strongly coupled gauge theories in expanding Universe
我们讨论了一个新的情况下，早期宇宙学的暴胀德西特阶段动态出现。这种真正的量子效应是膨胀宇宙中强耦合类QCD规范理论中拓扑非平凡扇区动力学的结果。我们在双曲空间$ \mathbb{H}^3_κ\times \mathbb{S}^1_{κ^{-1}}$中通过显式计算来检验这些想法。我们认为，这个想法的工作的关键因素是存在的非平凡holonomy计算沿$\mathbb{S}^1_{κ^{-1}}$。这种效应本质上是非局域的，耦合常数是非解析的，不能用标量暴胀子场$Φ(x)$等局域传播自由度来描述。我们讨论了暴胀宇宙学的这种情况的一些深刻的现象学后果。我们还建议测试这些想法在一个桌面实验测量一些具体的修正卡西米尔压力的麦克斯韦理论制定的拓扑非平凡的流形。
2015-08-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stochastic growth of quantum fluctuations during slow-roll inflation
本文计算了在不同的暴胀模型中，小有效质量的测试场在缓慢变化的近似de Sitter阶段的量子涨落均方的增长。我们考虑一个小质量的最小耦合标量，一个有效质量为$ \propto H^2$（以$H$作为哈勃参数）的模和一个无质量的非最小耦合标量在测试场近似下的相对均方的增长与规范不变的暴胀子波动之一进行比较.我们发现，在大多数单场暴胀模型中，均方规范不变暴胀子涨落的增长比任何具有非负有效质量的测试场快{ \em}。混合暴胀模型可以是一个例外：在适当选择参数的情况下，测试场的均方可以支配规范不变暴胀涨落。在一般的暴胀模型中，我们也计算了第二场量子涨落的随机增长，放松了它的齐次值为零的假设;作为主要结果，我们得到了一个规范不变变量的运动方程，与一般的量子标量涨落在暴胀期间可以得到，只有当我们使用的e-褶皱作为时间变量在相应的Langevin和Fokker-Planck方程的随机方法。我们采用这种方法来获得一些边界的情况下，两个大规模的领域的模型。
2010-09-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Stochastic Gravity: Beyond Semiclassical Gravity
经典引力场与量子物质场相互作用的反作用由半经典爱因斯坦方程描述，该方程以量子物质场应力张量的期望值为源.在大N极限下，引力与N个物质场相互作用的量子场论可以得到半经典理论。当场的量子涨落很重要时，这个理论就不成立了。随机引力超越了半经典极限，允许对这些量子涨落引起的度规涨落进行系统的、自洽的描述。在随机引力中得到的度规涨落的关联函数在1/N展开式中再现了量子理论中的关联函数到首阶。随机引力的两个主要应用进行了讨论。第一，在宇宙学中，获得由暴胀子涨落引起的原始度规扰动的谱，甚至超过线性近似。第二，在黑洞物理学中，研究蒸发黑洞视界的涨落。
2006-11-08 gr-qc
Primordial black holes and stochastic gravitational wave background from inflation with a noncanonical spectator field
我们研究了具有与暴胀子动力学耦合的旁观者标量场的单场慢卷暴胀中曲率扰动的增强。与暴胀子的周期函数的耦合项触发观众场扰动的指数增长，这间接放大了曲率扰动，产生了相当丰富的原始黑洞（PBH）。这种情况被认为是不敏感的通货膨胀的背景。我们研究了在这种情况下产生的两种不同的随机引力波背景（SGWB），即，分别由暴胀时期和辐射主导时期的标量扰动引起。在适当选择参数空间的情况下，我们考虑了两个有趣的PBH质量窗。一个是质量为$\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$的PBH，它可以为LIGO-Virgo事件提供一致的解释。更有趣的是，来自辐射主导时代的预测引力波信号可能解释了NANOGrav的结果。
2021-10-21 astro-ph.CO gr-qc
Inflation and Preheating in NO models
我们研究暴胀模型，其中的暴胀场的有效势没有最小值，而是逐渐减少，在大$ϕ$。在这样的模型中，暴胀子场在暴胀后不再振荡，它的有效质量变得非常小，因此基于振荡暴胀子场衰变的再加热标准理论不适用。在很长一段时间内，这种非振荡（NO）模型中唯一的再加热机制是基于膨胀宇宙中的引力粒子产生。这种机制效率很低。我们将表明，它可能会导致宇宙学问题与大的等曲率波动和生产过剩的危险遗物，如引力子和模场。我们还注意到，在这些模式中的再加热阶段的初始条件的设置应重新考虑。如果存在暴胀子场$ϕ$与另一个标量场$χ$的相互作用${g^2} ϕ^2χ^2$，则所有这些问题都可以在最近提出的即时预热场景的背景下得到解决。我们表明，即时预热的NO模型的机制是更有效的比通常的引力粒子生产机制，即使耦合常数$g^2$是非常小的，$10^{-14} \ll g^2 \ll 1$。
1999-06-21 astro-ph gr-qc hep-ph
Gravitational waves from self-resonance during reheating with a quantum-corrected inflaton potential
The University of Tokyo（东京大学）；Shiv Nadar Institution of Eminence (Deemed to be University)（希夫纳达尔卓越学院（视为大学））；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（理化学研究所交叉理论数学科学中心（iTHEMS））；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
研究暴胀子势的量子修正对预热动力学及引力波谱的影响，通过分析α吸引子T模型及晶格模拟计算谱，发现其信号在超高频区，结果或可探测量子修正，提供紫外物理间接信息。
2026-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Particle creation and particle number in an expanding universe
我描述的逻辑基础的方法，我在1962年和1963年开发的定义量子算子对应的可观察粒子数的量子自由标量场在空间平坦的各向同性膨胀（和/或收缩）的宇宙。这项工作还首次表明，粒子是由膨胀的空间平坦FLRW宇宙的弯曲时空从真空中产生的。在宇宙膨胀的暴胀阶段，暴胀子标量场的量子化微扰产生了几乎标度不变的谱，这一过程也是如此。我解释了我用来获得可观测粒子数算符的方法是如何涉及粒子数的绝热不变性（因此得名绝热正则化）和膨胀宇宙中粒子数测量的量子理论的。我还展示了我是如何导致一个令人惊讶的方式，发现在1964年，将不会有粒子创建这些空间平坦的FLRW宇宙的自由领域的任何整数或半整数自旋满足场方程是不变的下保形变换的度量。我用来定义粒子数的绝热正则化的方法是基于一般协变的概念，如绝热不变性和测量，它们是基本的和确定的结果，对于每个给定的绝热阶是唯一的。
2012-05-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Resonant Graviton-Photon Conversion with Stochastic Magnetic Field in the Expanding Universe
本研究探讨宇宙磁场引发的引力子-光子振荡，采用微扰方法发现随机磁场模型中转换概率可共振增强，结合宇宙膨胀退相干效应得出与传统模型不同的结果，为高频引力波和原初磁生成研究提供新观测路径。
2024-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflation is always semi-classical: Diffusion domination overproduces Primordial Black Holes
本文利用随机暴胀的 H-J 形式计入暴胀子速度与引力反作用，发现平台或拐点势在进入扩散主导前会过量产生 PBHs，表明暴胀演化本质上始终以半经典动力学为主。
2021-11-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Towards the Theory of Reheating After Inflation
暴胀后的再加热是由于振荡暴胀子场产生粒子而发生的。在本文中，我们描述的微扰方法再加热，然后集中在影响超出微扰理论。它们与称为预热的参数共振阶段有关。如果暴胀子场的初始振幅足够大，它可能发生在膨胀的宇宙中。我们研究了一个简单的大质量暴胀子场与另一个标量场X的耦合模型。该模型的参数共振范围很广。它以一种非常不寻常的随机方式发生，这与忽略宇宙膨胀时的参量共振不同。与振荡暴胀子场相互作用的量子场经历了一系列的反冲，这些反冲发生在彼此不相关的相位上。我们称这个过程为随机共振。我们发展的预热理论考虑到宇宙的膨胀和产生的粒子的逆反应，包括再散射的影响。预热过程可以分为几个不同的阶段。在第一阶段，产生的粒子的反反应并不重要。在第二阶段，反反应增加了暴胀子场的振荡频率，这使得该过程比以前更有效。然后，与X粒子的散射相关的效应终止共振。我们计算了X粒子的密度和它们的量子涨落，并考虑了所有的反反应效应。这使我们能够找到质量和耦合常数的范围，其中一个有效的预热。特别是，在某些条件下，这个过程可能会产生质量比暴胀子场的质量大得多的粒子。
1997-08-13 astro-ph gr-qc hep-ph
Generation of fluctuations during inflation: comparison of stochastic and field-theoretic approaches
我们证明了随机和标准场论的方法产生完全相同的结果的量轻质量的标量场波动在通货膨胀过程中产生的领导秩序的慢滚近似。这在下述两种情况下都是正确的：这个场是一个测试场，暴胀是由另一个场驱动的，以及这个场本身扮演暴胀子的角色。在后一种情况下，为了计算规范不变的暴胀子涨落的均方平均值，在随机方法中，标度因子$a$的对数必须用作Fokker-Planck方程中的时间变量。粒子生产过程中的通货膨胀的第二阶段的通货膨胀和模量问题的影响进行了讨论。无质量自相互作用测试标量场的情况下，在德西特背景与零初始重正化均方也被认为是为了显示如何随机的方法可以很容易地产生相应的结果与任意数量的标量场循环的场理论方法（明确的结果高达4个循环）的图。
2009-01-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Effective noise in stochastic description of inflation
暴胀时空的随机描述通过一个有效的随机“噪声场”来模拟真空涨落的增长，该噪声场驱动体积平滑暴胀子的动力学。我们调查这个领域的统计特性，并发现它的相关器是一个函数的平滑长度的单位测量的距离。我们的结果适用于广泛的一类平滑窗口函数，并从以前的计算不同的Starobinsky和其他人谁使用了尖锐的动量截止。我们还讨论了一些近似噪声描述对随机通货膨胀模拟的适用性。
1999-11-08 astro-ph gr-qc hep-th
On decoherence of cosmological perturbations and stochastic inflation
通过对Starobinsky随机暴胀的适当推广，我们提出了一个经典的随机暴胀相空间公式，它可用于暴胀过程中宇宙学扰动退相干的定量研究.精确了解宇宙学扰动对宇宙微波背景辐射光子的消相干作用是理解宇宙学微波背景辐射光子声振荡的关键。为了说明这种方法是如何工作的，我们给出了自相互作用暴胀子场的相关方程。为了教学的原因，并提供一个链接到场论的情况下，我们考虑量子随机谐振子。
2012-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Sensitivity of gravitational waves from preheating to a scalar field's interactions
暴胀之后，一段时间的预热可能会产生一个随机的高频引力波（GW）背景，并持续到今天。暴胀子与标准模型或其他场耦合的性质是未知的，因此询问这些场通常具有什么特征以及这些特征如何影响对GW产生的预测是有用的。在这里，我们认为暴胀子耦合到一个轻的标量场，并表明，即使是一个非常小的四次自相互作用项将减少GW频谱的振幅。对于自耦合$λ_χ \gtrsim g^2$，其中$g^2$是暴胀子-标量耦合，峰值能量密度为$Ω_{\rm gw}^{(λ_χ)} / Ω_{\rm gw}^{(λ_χ=0)} \sim (g^2/λ_χ)^{2}$。一个结果是，如果宇宙通过暴胀子-希格斯耦合再加热，那么光谱将被抑制，但动力学将对暴胀能量标度附近的希格斯势敏感。
2015-07-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
