Violent Preheating in Inflation with Nonminimal Coupling
本文研究了具有非最小耦合$ξϕ^2R$和四次势$λϕ^4/4$的暴胀模型在预热阶段的粒子产生,包括实标量暴胀、复标量暴胀和阿贝尔Higgs暴胀.我们指出,预热进行得比以前认为的更激烈。如果暴胀子是一个复标量,相位自由度在预热的第一阶段剧烈产生。如果暴胀子是希格斯场,那么纵向规范玻色子的产生也同样剧烈。这是由暴胀子场的时间依赖性中的尖峰状特征引起的,这可以理解为有效势或动力学项突然变化的短时间尺度的结果。所产生的颗粒通常具有非常高的动量$k \lesssim \sqrtλM_\text{P}$。这种产生可能非常强烈,以至于几乎所有的暴胀子能量都在$ξ^2λ\gtrsim {\mathcal O}(100)$的一次振荡中被带走。这可能部分地改变了传统的理解(p)再加热后,膨胀与引力的非最小耦合,如希格斯膨胀。我们还讨论了在预热阶段么正性破坏的可能性。
2017-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Preheating after multifield inflation with nonminimal couplings, II: Resonance Structure
这是第二次在一系列的文件预热暴胀模型组成的多个标量场耦合非最小的重力。在本文中,我们工作在刚性时空近似,并考虑单场吸引子,这是这些模型的一个通用功能内的场轨迹。我们构建的Floquet图找到区域的参数空间中的粒子生产是有效的绝热和isocurvature模式,并分析共振结构,使用解析和半解析技术。粒子生产在绝热方向上的特点是存在一个渐近标度解在大的值的非最小耦合,$ξ_I \gg 1$,其中占主导地位的不稳定带出现在长波长的限制,共动波数$k \rightarrow 0$。然而,直到$ξ_I \geq {\cal O} (100)$才达到大- $ξ_I$状态。在中间状态下,使用$ξ_I \sim {\cal O}(1 - 10)$,共振结构强烈依赖于波数和耦合。等曲率扰动的共振结构是独特的,比绝热扰动更复杂。$ξ_I \sim {\cal O} (1 - 10)$的中间状态再次明显。对于大的$ξ_I$值,Floquet图由密集间隔的、几乎平行的不稳定带组成,表明非常有效的预热行为。效率的提高源于爱因斯坦框架中的非平凡场空间流形的特征,而非平凡场空间流形本身源于乔丹框架中的场的非最小耦合,并且在具有最小耦合的模型中没有类似物。定量地说,接近大$ξ_I$渐近解的等曲率模式是慢于绝热模式的情况下。
2018-01-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Multifield Inflation after Planck: Isocurvature Modes from Nonminimal Couplings
最近由{ \it Planck}实验对宇宙微波背景辐射(CMB)中温度各向异性功率谱的测量表明,与最佳拟合的$Λ$ CDM宇宙学的预测相比,低多极子中的功率不足。低$\ell$异常可以用除了通常的绝热谱之外的原始等曲率扰动的存在来解释,因此可以提供第一个强有力的证据,证明早期宇宙膨胀涉及一个以上的标量场。在本文中,我们探讨的生产等曲率扰动的非最小耦合两个领域的通货膨胀。我们发现,这类模型很容易产生足够的功率在等曲率模式占\emph{Planck}低$\ell$异常,同时也提供了良好的协议与其他{ \it普朗克}的结果。
2014-03-18 astro-ph.CO
Primordial Black Holes from Multifield Inflation with Nonminimal Couplings
原始黑洞(PBH)为解释暗物质提供了一个令人兴奋的前景。在本文中,我们考虑的暴胀模型,包括多个相互作用的标量场和非最小耦合的时空里奇标量的高能物理的现实功能-可以产生PBH的质量范围内所需的解决当今的暗物质丰度。这样的模型与超对称结构是一致的,并且只在有效作用量中包含算子,这是从一般的有效场论考虑所期望的。该模型的特点潜力与平滑的大场高原连同小场功能,可以诱导一个短暂的阶段的超慢卷演变。暴胀动力学在这一系列的模型产生的预测与最近的测量,如原始曲率扰动的谱指数和张量标量扰动的功率谱比密切一致的观测。在以前的研究PBH的形成导致一段时间的超慢卷膨胀,我们发现,至少有一个无量纲参数必须高度微调,以产生PBH在相关的质量范围内的暗物质。尽管如此,我们发现,这里描述的模型使用较少的相关自由参数产生了大量的可观测量的准确预测。
2022-09-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Production of gravitational waves during preheating with nonminimal coupling
利用格点模拟方法研究了自相互作用四次势中暴胀子与曲率非极小耦合时暴胀后引力波的预热和过程产生.我们发现,非最小耦合增强了暴胀子量子密度谱的振幅,从而使预热过程中产生的GW谱的峰值也得到了增强,在未来的GW实验中可以达到探测极限。GW谱的峰不仅表现出与最小耦合暴胀子势谱不同的特征,而且在非最小耦合和参量共振方面也留下了深刻的信息,因此对GW谱峰的探测将为揭示早期宇宙物理提供新的途径。
2018-04-30 astro-ph.CO gr-qc
Nonminimal Couplings in the Early Universe: Multifield Models of Inflation and the Latest Observations
宇宙暴胀的模型表明,我们的宇宙经历了一个加速膨胀的早期阶段,由一个或多个标量场的动力学驱动。暴胀模型对几个可观测的量做出具体的定量预测,包括宇宙微波背景辐射中温度各向异性的特殊模式。高能物理的现实模型包括许多高能标量场。此外,我们可以预期这些场与时空曲率有非最小耦合。这样的耦合是相当普遍的,在弯曲时空中量子化标量场时作为重整化反项出现。在这一章中,我回顾了最近的研究一般类的多场暴胀模型与非最小耦合。这类模型表现出强吸引子行为:在广泛的耦合和初始条件下,场在大部分暴胀中沿着单场轨迹演化。因此,在相空间和参数空间的大范围内,这类模型对最近观测的“甜蜜点”内的可观测量产生了稳健的预测。
2016-05-07 astro-ph.CO gr-qc
Multifield Dynamics of Higgs Inflation
希格斯暴胀是一个简单而优雅的模型,在这个模型中,早期宇宙的暴胀是由标准模型的希格斯部分驱动的。如果希格斯扇区与里奇时空曲率标量有很大的非最小耦合,那么它可以支持早期宇宙的暴胀。在与暴胀时代相关的能量下,希格斯扇区的戈德斯通模式仍然存在于可重整规范的光谱中,因此它们的影响应该包括在模型的动力学中。我们分析了Higgs暴胀的多场动力学,发现由于该模型中标量场之间的规范对称性,多场效应在暴胀开始后迅速衰减。因此,希格斯暴胀对可观测量的预测,如原始微扰功率谱的谱指数,恢复到它们熟悉的单场形式,与最近的测量非常一致。我们在这里开发的方法可以适用于任何多场模型与非最小耦合的${\cal N}$领域服从$SO ({\cal N})$对称性的字段空间。
2013-03-20 astro-ph.CO hep-ph
Nonminimal couplings and preheating effects in $R^2$-Higgs inflation after ACT and SPT data
Indian Institute of Science Education and Research Berhampur(印度科学教育研究所贝尔汉普尔分校)
研究$R^2$-Higgs暴胀模型中维数四和六的非最小Higgs耦合对曲率标量$R$的影响,发现维数六算符可解释CMB+BAO联合分析偏好的标量谱指数增强,并通过戈德斯通模式产生引发快速预热。
2026-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Preheating after Higgs Inflation: Self-Resonance and Gauge boson production
我们进行了广泛的分析,在预热过程中的线性波动希格斯膨胀在爱因斯坦框架中,最低限度地耦合到重力场,但场空间度量是不平凡的。希格斯玻色子和希格斯玻色子的自共振受有效质量的控制,有效质量随非最小耦合的变化而变化,随时间的变化也不同。耦合的度规扰动增强了希格斯粒子的自共振,使希格斯粒子的暴胀有可能仅仅通过这个通道预热。对于$ξ\gtrsim 100$,在膨胀结束后,Higgs-暴胀子凝聚体的总能量可以转移到$3$ $e$ -折叠内的Higgs粒子。对于较小的非最小耦合值,预热需要更长的时间,在$ξ\simeq 30$左右完全关闭。规范玻色子的产生受规范玻色子质量和场空间曲率的控制。对于非最小耦合$ξ\gtrsim 1000$的大值,希格斯凝聚体有可能在一次振荡中将其全部能量转移到规范场中。对于较小的非最小耦合规范值,玻色子很快衰变为费米子,从而关闭玻色增强。对非阿贝尔相互作用的估计表明,它们不会抑制$ξ\gtrsim 1000$的规范玻色子预热。
2018-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Multifield dynamics of supersymmetric Higgs inflation in SU(5) GUT
我们研究了在超对称SU(5)大统一理论(GUT)中实现的Higgs暴胀模型,着重于它的多场动力学和宇宙学观测量的预言。在暴胀过程中,对GUT对称性破缺的要求对模型参数施加了严格的约束。然而,我们发现,与适当选择的非正则Kahler势的模型是非常符合目前的宇宙学观测。从多场动力学的影响被发现是轻微的,因此,不像其他类似的超对称实现nonminimally耦合希格斯膨胀,该模型的预测是强大的对多场的模糊性。
2015-12-18 astro-ph.CO hep-ph
Nonlinear preheating with nonminimally coupled scalar fields in the Starobinsky model
研究了具有非极小耦合标量场$χ$的Starobinsky模型中暴胀后的预热现象。利用格点模拟,我们分析了$χ$粒子与暴胀子凝聚之间的再散射,以及标量度规扰动的反反应效应。我们发现,再散射是一个有效的机制,促进增长的$χ$场方差。同时,大量的暴胀子粒子可以通过再散射从暴胀子凝聚体中被撞出。结果,暴胀子场可以成为不可忽略的引力波,在某些参数区域甚至可以与$χ$场相媲美。对于亚Hubble尺度的标量度规扰动,我们的结果表明,它们对本文模型中标量场的演化和引力波的产生几乎没有影响.
2019-10-10 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes and gravitational waves from nonminimally coupled supergravity inflation
我们研究了一类宇宙学模型中原初黑洞的形成和引力波的产生,这些宇宙学模型是观测上支持的非最小耦合希格斯暴胀模型的直接超对称类似物。已知这种类型的模型自然地包括多个可被视为暴胀子的标量场。为了简单起见,我们集中在暴胀子场空间是二维的情况下。我们分析了多场动力学,并找到该地区的参数,使丰富的生产原始黑洞,可能包括一个显着的一部分,目前的暗物质丰度。我们还计算了引力波的频谱,并讨论了未来地面和星载引力波观测站对引力波的探测能力。
2023-01-31 astro-ph.CO hep-ph
MSSM-inspired multifield inflation
尽管事实上,只有一个单一的标准模型-如希格斯玻色子发现在大型强子对撞机的实验具有高度的统计意义,扩展希格斯部门与多个标量场不排除组合拟合的数据是更可取的理论内部一致的粒子物理学的现实模型。我们分析了最小超对称标准模型中的两个Higgs二重态可能引起的暴胀现象,其中五个标量场与引力的耦合是非最小的。观测以下从这样的MSSM启发的多场通货膨胀的计算和一些一致的通货膨胀的情况下构建。宇宙演化与不同的初始条件的多场系统导致的后果完全兼容的观测数据的光谱指数和张量标量比。结果表明,强耦合近似是足够精确的描述这种暴胀的情况。
2017-12-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Higgs vacuum metastability in primordial inflation, preheating, and reheating
目前对希格斯玻色子玻色子质量和汤川耦合的测量表明,有效希格斯势在普朗克尺度以下发展出不稳定性。如果暴胀的能量标度与大统一尺度一样高,希格斯场的暴胀量子涨落很容易破坏标准电弱真空的稳定性,产生大量的AdS畴。如果引入相对较大的非最小希格斯引力耦合或暴胀子-希格斯耦合,则可以避免暴胀过程中的这种不稳定。这种耦合产生了一个大的有效质量项,可以提高有效希格斯势,抑制希格斯场的真空涨落。然而,在原始暴胀之后,这种有效质量迅速下降,并且非最小的希格斯引力或暴胀-希格斯耦合可以通过参数共振引起希格斯场的大波动,从而在预热阶段产生AdS畴。此外,热涨落的希格斯场不能忽略在进行再加热时期。我们讨论了在膨胀,预热和再加热过程中的希格斯真空波动,并表明,希格斯亚稳性问题是严重的,除非暴胀子势的能量尺度远低于大统一体尺度。
2016-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave signatures of preheating in Higgs--$R^2$ inflation
本文通过格点模拟研究Higgs–$R^2$暴胀的预热动力学,发现非最小耦合$\xi$增大使预热更高效并增强引力波,谱振幅相差数个数量级,可用于区分模型参数区域。
2025-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Precision Unitarity Calculations in Inflationary Models
本文精确计算了非最小耦合暴胀模型的幺正性截断尺度,发现近临界势能可显著提高截断,并提出了一个具有更高截断的新模型。
2025-05-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Nonminimal Couplings and the Forgotten Field of Axion Inflation
研究了非最小耦合引力下轴子模型的多场动力学,发现径向场先驱动暴胀再过渡到轴子驱动的自然暴胀,该机制能抑制张标比r且不产生CMB非高斯性或可观测等曲率扰动。
2024-06-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Planck Constraints and Gravitational Wave Forecasts for Primordial Black Hole Dark Matter Seeded by Multifield Inflation
本文对与引力非最小耦合的多场暴胀模型进行MCMC分析,结合Planck 2018数据约束参数,发现谱指数$n_s$主导约束且存在简并方向可避免高度微调,并预测该参数区域可在未来实验中产生可观测的引力波信号。
2023-07-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Perturbation of the metric around a spherical body from a nonminimal coupling between matter and curvature
在这项工作中,一个非最小耦合引力模型的影响上的扰动闵可夫斯基度规。该模型的作用泛函包含Ricci标量曲率$R$的两个函数$f^1(R)$和$f^2(R)$。基于对两个函数$f^1(R)$和$f^2(R)$在$R = 0$周围的泰勒展开,我们发现球形物体周围的度规是弱场Schwarzschild度规的一个扰动:时间扰动是牛顿加汤川项,它可以用现有的实验结果来约束.我们的结论是,补充了广义预热机制的Starobinsky模型的通货膨胀是不受实验观测。该模型的大地岁差效应也被证明是无关的约束。
2014-03-27 astro-ph.CO gr-qc
The $R^2$-Higgs inflation: $R^3$ contribution and preheating after ACT and SPT data
Indian Institute of Science Education and Research Berhampur(印度科学教育研究所贝尔哈姆普尔分校)
$R^2$-Higgs 抖动模型通过引入 $R^3$ 项和预热机制,解释了高谱指数 $n_s$ 的观测结果。
2025-12-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Large primordial non-Gaussianity from transient turns in Higgs-$R^2$ inflation
Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa(墨西哥自治大学伊斯塔帕拉帕分校)
研究多场Higgs-$R^2$暴涨中瞬态转向轨迹产生的原初非高斯性,通过计算全双谱和超视界演化,发现转向有效转移等曲率扰动,产生可观局域非高斯性,为Higgs非最小耦合提供敏感探针。
2026-09-21 astro-ph.CO hep-th
Cosmic inhomogeneities in the early Universe: A numerical relativity approach
宇宙暴胀可以说是早期宇宙最受欢迎的范式。它假定了一个快速的早期阶段,几乎是指数级的,加速的扩张。暴胀模型能够解释今天宇宙在大尺度上的整体平坦性和均匀性。尽管这些模型被物理学界广泛接受,但也不乏批评。在标量场暴胀中,开始暴胀的一个必要条件是宇宙由场的势支配,这意味着标量场动力学的次支配贡献。这起源于大量关于自然性的科学辩论和文献,以及对通货膨胀初始条件的可能微调。另一个有争议的问题是关于暴胀的结束,以及在暴胀后产生热的大爆炸等离子体需要预热机制的事实。在这篇论文中,我们提出了完整的广义相对论模拟来研究这两个问题,特别关注Starobinsky和希格斯模型的通货膨胀。首先,我们考虑在单场情况下,从一个高度动态和非均匀的“预膨胀”时代开始通货膨胀的微调问题。在我们的第二个研究中,我们接近预膨胀的多场范式,一起和一贯的,预热阶段。这些研究证实了这些暴胀模型对一般初始条件的鲁棒性,同时证明了预热过程中不可忽略的引力效应。在文章的最后,我们讨论了数值模拟在宇宙学中的潜在应用,包括我们对原始黑洞形成的初步研究。
2022-11-07 astro-ph.CO
Reconciling early dark energy with a Harrison-Zeldovich spectrum
本文提出通过非最小导数耦合在单场混沌暴胀中实现Harrison-Zeldovich谱,使曾被Planck+BICEP/Keck数据排除的混沌势重新与早期暗能量解决哈勃张力的方案相容。
2024-02-27 astro-ph.CO gr-qc