Effective field theories and inflationary magnetogenesis
这种有效的方法被应用于暴胀磁生的分析。而不是假设一个特定的基本描述，所有的一般协变项可能出现的四个时空导数的有效行动已被包括和加权的暴胀依赖耦合。高阶导数被典型质量尺度的负幂所抑制，其具体值最终取决于张量与标量之比。在准de Sitter阶段，相应的修正总是导致超磁和超电磁化率之间的不对称。在提出了一个一般的方法估计的规范功率谱，所得到的结果说明了通用模型，也在一些非通用的情况下，无论是暴胀有一些额外的对称性或高阶项是潜在的主导地位。
2021-04-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary Magnetogenesis with Broken Local U(1) Symmetry
我们指出，如果在暴胀过程中打破局域U（1）规范对称性，暴胀磁生是可能实现的。将有效电荷固定为基本常数，避免了强耦合和反反应问题，获得了几乎标度不变的磁谱。我们研究了由于这些随机电磁场的原始曲率扰动的修正，发现在线性和非线性顺序，从电磁场的贡献是可以忽略不计的相比，从真空波动。最后，在暴胀结束时恢复U（1）规范对称性。
2015-12-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Viable inflationary magnetogenesis with helical coupling
我们认为螺旋耦合到电磁场，并提出了一个简单的方案的耦合功能的演变，导致一个可行的暴胀磁没有反反应的问题。在这种情况下，当外推到当前历元时，通过调整模型参数，可以在以任何合理波数为中心的窄谱带中产生强度高达$10^{- 7}\,\text{G}$的螺旋磁场。我们讨论了这个模型的重子生成的影响，施加额外的约束的强度和相关长度的磁场。
2019-09-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Model of inflationary magnetogenesis
我们考虑了由于电磁场与引力的动力学耦合而导致暴胀磁生的可能性。我们发现在暴胀过程中可以产生大的原始磁场，而不需要强耦合问题、反向反应问题或曲率扰动问题，从而产生具有观测上有趣强度的大尺度磁场。
2016-02-18 astro-ph.CO gr-qc
Lorentz-violating inflationary magnetogenesis
分析了最小洛伦兹破坏标准模型推广中暴胀子与光子之间的非共形不变耦合。对于特定形式的Lorentz破坏背景张量，避免了$\sim 10^{16}$ GeV尺度下de Sitter暴胀中磁生的强耦合和反反应问题，电磁感应的（高斯和非高斯）标量和张量曲率扰动的原始谱与宇宙微波背景观测结果一致，暴胀产生的磁场直接解释了宇宙磁场.
2015-06-18 astro-ph.CO gr-qc
Inflationary magnetogenesis with helical coupling
我们描述了一个简单的情况下，暴胀磁电磁耦合的基础上。它允许产生螺旋磁场的强度的顺序高达$10^{- 7}\,\text{G}$，当外推到当前的时代，在一个狭窄的光谱带中心在任何物理波数通过调整模型参数。对磁场的其他限制来自重子生成的考虑，也可能来自带电粒子-反粒子对产生的施温格效应。
2019-11-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary magnetogenesis, derivative couplings and relativistic Van der Waals interactions
当规范场与标量有导数耦合时，就像范德华（或卡西米尔-波尔德）相互作用的相对论理论，共形不变性被打破，但磁和电的磁化率不一定重合。我们分析了慢卷暴胀中大尺度磁场的形成，发现它们是在百分之几个nG的水平上产生的，并且在几个Mpc和$100$ Mpc之间的典型长度尺度上产生。使用一个新的时间参数化，减少共形时间，但只为重合的非线性，规范作用被量子化，而相应的模式函数的演化方程更容易求解。功率谱取决于两个膨胀率（或相应的规范耦合）的归一化变化率以及它们在膨胀开始时的比值的绝对值。我们钉在参数空间中的所有的物理要求（即反作用的约束，磁边界和自然的初始条件的情况下）共同满足明确的区域。弱耦合的初始数据是有利的，如果规范耦合是在暴胀结束时相同的顺序。对偶性被系统地用于简化模型的宽参数空间的分析。
2015-08-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Backreaction of electromagnetic fields and the Schwinger effect in pseudoscalar inflation magnetogenesis
研究了轴向耦合电磁场$(β/M_{p})ϕF_{μν}\tilde{F}^{μν}$和赝标场$ϕ$驱动的类轴暴胀中的磁生作用，电磁场的耦合常数为$β$。一组方程的暴胀场，标度因子，和期望值的二次函数的EM场的推导。这些方程考虑了Schwinger效应和所产生的电磁场对宇宙膨胀的反作用。发现当电磁能量密度达到$ρ_{\rm EM}\sim (\sqrt{2ε}/β)ρ_{\rm inf}$（$ε$是慢滚参数，$ρ_{\rm inf}$是暴胀子的能量密度）时，逆反应变得重要，使暴胀子滚动减慢，磁生终止.当电能密度超过值$ρ_{E}\sim α_{\rm EM}^{-3} (ρ_{\rm tot}^{2}/M_{p}^{4})$时，Schwinger效应变得相关，其中$ρ_{\rm tot}=3H^{2}M_{p}^{2}$是总能量密度，$α_{\rm EM}$是EM耦合常数。对于大的$β$，产生的带电粒子甚至在预热阶段之前就可以构成宇宙能量密度的重要部分。对暴胀的$α$吸引子模型中的磁生作用进行了数值研究，发现有可能产生最大强度为$10^{-15}\,{\rm G}$的螺旋磁场，但目前只能产生$1\,{\rm pc}$阶的关联长度.
2019-09-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Magnetic Fields from Inflation and Backreaction
本文研究了暴胀磁生机制中的逆反应问题。在通常的分析中，假设电磁场的反作用一旦变得重要，就会破坏暴胀。然而，这一假设没有任何理由。因此，我们通过考虑反反应来分析暴胀的磁生作用。相反，天真的期望，我们表明，通货膨胀仍然继续，即使在逆反应开始工作。然而，事实证明，由于逆反应，原始磁场的产生被显著抑制。
2009-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary magnetogenesis and non-local actions: The conformal anomaly
利用无质量QED的单圈有效作用量，讨论了暴胀过程中磁生成功的可能性。这种作用是严格非定域的，是由暴胀尺度下无质量带电粒子的长距离涨落引起的。最重要的是，它编码了量子电动力学的共形反常，这对避免经典电磁学中的真空保持至关重要。特别是，我们发现了一个蓝色的光谱与光谱指数$n_B \simeq 2 - α_{\text{e}}$的磁场，其中$α_{\text{e}}$依赖于在膨胀过程中的e倍的数量，以及单圈β函数的系数。特别是，beta函数的符号对最终结果有重要影响。一个低的再加热温度是必需的，以使现今的磁场与星系际介质中磁场的下限推断一致。
2015-11-09 gr-qc hep-th
Primordial Magnetic Fields from the Post-Inflationary Universe
我们探讨宇宙学的磁场发生在后暴胀宇宙，当暴胀子振荡周围的潜在的最小值和宇宙是有效地由冷物质占主导地位。在再加热之前的这个时期，宇宙学背景可以显著地产生大尺度的磁场。通过考虑暴胀期间和暴胀之后的磁生作用，我们证明了在Mpc尺度上可以产生强于10^{-15} G的磁场，而不需要理论上的强耦合，也不需要产生太大的电场来支配宇宙。
2014-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary magnetogenesis from non-minimal coupling in large- and small-field potentials
Università di Camerino（卡梅里诺大学）；University at Albany-SUNY（奥尔巴尼州立大学（纽约州立大学））；INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；Al-Farabi Kazakh National University（阿尔法拉比哈萨克国立大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Perugia（意大利国家核物理学院佩鲁吉亚分部）
研究非最小耦合在大场和小场势中通过破缺电磁规范对称性产生磁场，发现非最小耦合调控电反作用和Schwinger效应，大场模型产生高达10^-13 G的磁场，符合观测限制，而小场模型则不显著。
2026-04-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Narrowing the window of inflationary magnetogenesis
我们考虑共形对称被$f^2(ϕ) F_{αβ} F^{αβ}$项破缺的暴胀磁生。我们假设今天的磁场功率谱在0.1和$10^4$ Mpc之间是一个幂律，具有观测的上限和下限。这将$f$固定为在膨胀期间的窗口中的共形时间中接近幂律，此时产生了今天观察到的模式。与以前的工作相比，我们不做任何假设的形式$f$以外的这些规模。我们涵盖了所有可能的再加热的历史，描述了一个平均状态方程$-1/3 <\bar{w} <1$。要求强耦合和大的反反应，避免在背景和微扰水平，我们发现的束缚$δ_{B_0} < 5 \times10^{-15} \left( \frac{r}{0.07} \right)^{1/2} κ\mathrm{G}$的膨胀所产生的磁场，其中$r$是张量标量比和$κ$是一个常数有关的形式$f$。这个估计值与我们的近似值有一个数量级的不确定性。参数$κ$是$<100$，值$\gtrsim1$需要高度微调的$f$形式;典型值要小几个数量级。
2017-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Causality, initial conditions, and inflationary magnetogenesis
当考虑到两个基本问题时，暴胀后产生的磁场的演化，无论是传统的还是非传统的，都会发生巨大的变化。第一个是因果关系，它要求局部物理过程永远不会影响超视界扰动。第二个是从暴胀到再加热再到辐射时代的过渡的性质，这决定了这些时代开始时的初始条件。因果关系意味着暴胀磁场不会冻结在物质中，直到它们重新进入因果视界。另一方面，宇宙学跃迁的性质和相关的初始条件决定了暴胀后的大尺度磁演化。两者加在一起，可以在宇宙的后暴胀演化过程中减缓超视界尺度上的绝热磁衰变，从而导致相当强的残余磁场。这对宇宙磁场发生的常规和非常规情景都是“好消息”。特别是，在标准电磁场之外运行的机制，在膨胀期间不需要太多地增强它们的场，以产生可以为今天的银河发电机提供能量的种子。事实上，即使是常规产生的膨胀磁场也可能维持发电机。
2016-05-26 astro-ph.CO gr-qc
Torsion driven Inflationary Magnetogenesis
我们证明了暴胀磁生所需的电磁拉格朗日量的共形不变性的破缺在庞加莱规范理论中自然出现。我们用最小耦合公式引入电磁规范场和非阿贝尔规范场。由于加入了非阿贝尔规范场，我们证明了该模型可以自然地避开太阳约束。我们发现，在这个模型的最小版本中，产生的磁场太小，无法解释的意见。我们讨论了引力作用量的一些推广，包括Starobinsky模型和一个具有共形不变性的模型。我们表明，这样的概括自然产生的磁场所需的动能条款。我们提出了一个推广的极小模型，通过添加一个潜在的长期，这是允许在这个模型的框架内，并表明，它会导致足够大的磁场。
2020-06-20 astro-ph.CO gr-qc
Tensor to scalar ratio from single field magnetogenesis
张量与标量之比受大尺度规范场演化的影响，规范场在暴胀膨胀阶段可能被放大。在推导了动力学规范场存在下的标量和张量几何模的精确演化方程后，证明了张量与标量之比由绝热贡献的优势从下而上限定，并且在单个暴胀子场驱动磁生作用时，张量与标量之比不可能小于1000。
2017-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Occupy magnetogenesis
场的占有数是经典态和量子态之间的一个合理的分界点。在这本小册子中，我们给出了一个概述，我们可以通过观察今天观察到的经典磁场的占据数和暴胀期间量子电磁场的占据数来了解暴胀磁生作用。唯一的占领数行为表明，对于德西特空间中的纯麦克斯韦理论，似乎不可能匹配这两个时代。
2013-09-09 astro-ph.CO gr-qc
Inflationary magnetogenesis with a self-consistent coupling function
本文在微扰FRW度规下推导暴胀磁生成中的麦克斯韦方程，利用作用量自洽性约束耦合函数形式，并在大场暴胀模型中给出电磁场功率谱，同时定性讨论强耦合问题。
2023-07-11 astro-ph.CO gr-qc
The equivalence between Einstein and Jordan frames: a study based on the inflationary magnetogenesis model
本文在f(R)引力下研究暴胀磁发生模型，通过比较乔丹与爱因斯坦框架中磁场能量密度及其谱，揭示了两框架的等价性，并分析了暴胀后谱的演化及同时尺度不变的条件。
2025-04-25 astro-ph.CO gr-qc
Vector Galileon and inflationary magnetogenesis
宇宙暴胀为这种结构的形成提供了初始条件。然而，大规模磁场的起源不能在这个框架内解决。这个长期存在的问题的关键问题是共形不变性的电磁（EM）场在4-D。虽然在文献中已经提出了许多方法来打破共形不变性的EM行动，在这里，我们提供了一个全新的方式来看待修改的EM行动和生成原始磁场在通货膨胀。我们明确地构造了一个高阶导数的电磁作用，打破共形不变性的要求三个条件-理论描述的矢量位$A_μ$及其衍生物，规范不变性得到满足，运动方程是线性的矢量位的二阶导数。我们的模型的独特之处在于，可观的磁场产生在小波长，而微小的磁场产生在大波长，与当前的观测结果一致。
2018-01-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gradient expansion formalism for magnetogenesis in the kinetic coupling model
为了描述磁致膨胀过程中的动力学耦合模型，我们利用梯度膨胀，这是基于这样一个事实，即只有长波长（超视界）模式进行放大。为此，我们引入一组函数（电磁场与任意数量的空间卷曲的双线性组合）满足一个无限的方程链。除了由于与暴胀子的相互作用而导致的通常的模式增强之外，这些方程还考虑了在暴胀期间相关模式的数量不断增长的事实。截断这条链，我们表明，即使有一个相对较少的方程，它是可能的，以百分之几的准确度在整个膨胀阶段描述的电和磁能密度。我们得出这一结论，不同类型的耦合功能（增加，减少，和非单调）的制度与强烈的反作用，它的情况下。
2020-12-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Magnetogenesis in Higgs inflation
为了打破麦克斯韦作用量的共形不变性，产生强磁场，我们研究了轴向耦合下Higgs暴胀模型中磁场的产生.我们考虑辐射修正的希格斯膨胀势。与Starobinsky势相比，我们得到了一个额外的项作为一个单圈修正，并确定了广义电磁场的谱。对于耦合参数$χ_{1}=5\times 10^{9}$和$χ_{1}=7.5\times 10^{9}$的两个值，反反应是弱的，我们的分析是自洽的。
2019-12-28 gr-qc
Relaxing the limits on inflationary magnetogenesis
暴胀一直被认为是产生原始大尺度磁场的最佳方式。为了获得足够强大的磁场来为银河发电机提供种子，大多数机制都在传统电磁理论之外运行。后者通常在de Sitter阶段结束后恢复。脱离标准电磁场可以在膨胀结束时导致明显更强的磁场，从而补偿它们随后的绝热耗尽。我们认为，德西特时代的剧烈磁场增强可能不再是必要的，因为与普遍的看法相反，超视界大小的磁场在暴胀后以较慢的速度衰减。这一主张背后的原理是因果关系，它将后暴胀电流限制在视界内。没有电流，就不可能有超哈勃长度的磁通冻结。在那里，磁场衰减速度减慢，因此更容易产生天体物理学感兴趣的原始场。为了量化这一定性陈述，人们可以从当前的银河发电机需求开始，并对膨胀结束时所需的磁场强度进行“逆向工程”，以便在今天产生与天体物理学相关的剩余种子。我们的研究结果表明，根据磁尺度，暴胀磁生机制产生的磁场强于$10^{17}$ G的德西特阶段结束时，可以成功地种子银河发电机目前。
2015-11-19 astro-ph.CO gr-qc
Super-horizon resonant magnetogenesis during inflation
本研究提出暴胀期间超视界共振磁生成新机制，通过带质量项的规范场与暴胀子耦合实现指数放大，规避反作用禁则，验证了与观测约束的相容性并给出可行参数空间。
2023-04-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Magnetogenesis in Higgs-Starobinsky inflation
在混合Higgs-Starobinsky暴胀的框架下，我们考虑了阿贝尔规范场与引力的非最小耦合（在两种不同的引力公式中--度规和Palatini）的产生。我们耦合规范场不变量$F_{μν}F^{μν}$和$F_{μν}\tilde{F}^{μν}$的标量曲率$R^n$在约旦框架的整数幂，并处理这些相互作用的微扰，切换到爱因斯坦框架，它们导致有效的规范场和暴胀之间的动力学和轴向耦合。我们确定的功率谱，能量密度，相关长度，和螺旋度的非最小耦合常数和参数$n$的不同值所产生的规范场。我们分析估计的频谱指数$n_{B}$的磁功率谱，并表明，对于$n>1$，它是可能的，以获得标度不变的，甚至红色倾斜的频谱范围广泛的模式，这意味着更大的相关长度的产生的领域。另一方面，这些场的大小通常随时间减小，在暴胀结束时变得非常小。因此，在这个模型框架下，很难同时获得大的规范场的量级和关联长度。
2022-12-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On the magnetic evolution in Friedmann universes and the question of cosmic magnetogenesis
我们分析了原始磁场在空间平坦的弗里德曼宇宙的演变，并重新考虑的信念，通货膨胀后，这些领域的衰减在所有尺度上。在不放弃经典电磁学或标准宇宙学的前提下，我们证明了对于超视界大小的磁场，情况未必如此。这背后的原因是因果关系，它将后暴胀过程中的电流形成、电场消除和磁通冻结限制在视界内。因此，绝热磁衰变在超哈勃尺度上并不是先验保证的。相反，在暴胀之后，大尺度磁场服从幂律解，其中一种模式以比绝热模式慢的速率下降。这种缓慢衰减的模式是否能够主导和支配暴胀后的磁场演化取决于初始条件。这些是由膨胀期间场的演化以及从德西特阶段到再加热时代，然后到随后的辐射和尘埃时代的过渡性质决定的。我们讨论了两种替代和互补的方案，以说明宇宙磁场的初始条件的作用和影响。我们的主要主张是，磁场在暴胀后可以被超光速放大，只要它们保持在视界之外。这意味着暴胀产生的场可以达到与天体物理学相关的剩余强度，而不会脱离标准物理学。此外，使用相同的因果关系论点，人们可以限制（或在某些情况下帮助）原始磁场的非传统场景，这些场景在膨胀期间放大了它们的场。最后，我们表明，我们的结果自然延伸到边缘开放和边缘封闭的弗里德曼宇宙。
2016-12-21 astro-ph.CO gr-qc
Magnetogenesis in non-local models during inflation
研究了含非局域形式因子的电磁模型在暴胀期间的磁场产生，发现仅靠非局域形式因子破缺共形对称性无法生成磁场，且与暴胀子场耦合时该因子会抑制原初磁场的产生。
2023-10-02 gr-qc
Amplifying quantum discord during inflationary magnetogenesis through violation of parity
本研究考察暴胀期间非共形耦合且宇称破缺的电磁场傅里叶模量子态演化，发现宇称破缺会使一种偏振态的压缩振幅和量子失谐增强、另一种减弱，并指出其与德西特宇宙中带电量子标量场模行为的相似性。
2023-11-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary magnetogenesis: solving the strong coupling and its non-Gaussian signatures
最简单的原始磁场生成模型可以提供尺度不变的磁场，可以解释它在宇宙尺度上的丰度。两种耦合函数的解都可能导致这种现象，它们都存在强耦合或大反作用的问题。在这项工作中，我们认为耦合函数作为一个线性组合的两种模型参数。我们发现，该参数需要尽可能小的$\sim 10^{-20}$，以避免反反应问题。另一方面，要求Mpc尺度以上的模式不遭受强耦合，我们也得到了一个弱约束的模型参数大于$10^{-60}$。在模型参数允许的范围内，我们解析地计算了磁场和曲率扰动之间的交叉关联函数。我们发现，这样的组合保持一致性关系。此外，其结果导致增强的非高斯性在等边以及平坦的限制与独特的签名，表征了这个模型的新颖性。
2021-05-13 astro-ph.CO gr-qc
Circumventing the challenges in the choice of the non-conformal coupling function in inflationary magnetogenesis
众所周知，为了在暴胀过程中产生具有观测到的振幅的磁场，必须通过将电磁场耦合到暴胀子或标量曲率来打破电磁场的共形不变性。标量曲率的耦合即使在慢滚暴胀中也会带来一定的挑战，考虑暴胀子的耦合似乎是可取的。它可以表明，在慢滚暴胀，以产生足够的强度，几乎规模不变的磁场，非共形耦合到暴胀子必须选择具体取决于手头的暴胀模型。在最近的工作中，我们发现，当出现急剧偏离慢滚暴胀导致标量功率谱中的强特征时，不可避免地会出现电磁场谱中的尖锐特征，除非非共形耦合函数被非常精细地调谐。特别是，我们发现，如果发生超慢滚暴胀的时代，那么磁场的强度在大尺度上可以被严重抑制。在这项工作中，我们研究这些挑战是否可以绕过涉及两个领域的通货膨胀模型。我们表明，额外的标量场的存在下，使我们能够构建耦合功能，导致所需的强度磁场，即使出现中间时代的超慢卷膨胀。然而，我们发现，在频谱中的磁场，是由于从慢卷膨胀的偏离诱导的功能不能完全消除。我们利用MagCAMB程序计算了磁场对宇宙微波背景各向异性的影响，并考察了具有特征的谱是否与电流约束基本一致。
2023-01-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On the challenges in the choice of the non-conformal coupling function in inflationary magnetogenesis
原始磁场是在暴胀期间通过考虑破坏电磁场的共形不变性的作用而产生的。为了打破共形不变性，电磁场要么耦合到暴胀子，要么耦合到标量曲率。此外，宇称违反项往往被添加到行动，以提高原始电磁场的振幅。在这项工作中，我们研究的影响，从慢卷膨胀的频谱上的非螺旋以及螺旋电磁场的偏差。我们发现，在耦合到标量曲率的情况下，即使在慢卷膨胀中，产生所需形状和强度的电磁场也存在一定的挑战。当场与暴胀子耦合时，可以构造依赖于模型的耦合函数，从而在慢卷暴胀中产生几乎尺度不变的磁场。然而，我们表明，由于偏离慢卷膨胀产生的标量功率谱中的尖锐特征不可避免地导致电磁场的功率谱中的强特征。此外，我们发现，这样的效果也可以大大抑制所产生的电磁场的强度在宇宙学的利益尺度。我们说明了这些方面的援助，已被认为是产生特定功能的标量功率谱的特定通货膨胀模型。此外，我们发现，在这种情况下，如果电磁功率谱中的强特征被撤销，耦合函数的选择需要相当大的微调。我们讨论了更广泛的影响，我们获得的结果。
2022-06-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary Magnetogenesis with $f(R,ϕ)$ Coupling
School of Science, Dalian Maritime University（大连海事大学理学院）
本文将Ratra模型扩展为非最小f(R)引力框架，推导reheating阶段磁场能谱，施加三类理论约束并结合MHD湍流效应，通过数值计算得到参数联合约束，为暴胀磁生成提供了可行理论框架。
2026-09-10 astro-ph.CO gr-qc
Schwinger effect impacting primordial magnetogenesis
本文研究了在暴胀背景下，反导电标量粒子等离子体对电磁场的增强作用。标量粒子是由弯曲时空中的施温格效应产生的，并对电磁场产生反反应。最近在德西特时空中施温格感应电流的重整化的背景下提出了负电导率的可能性。虽然负电导率增强了产生的磁场，但我们发现它太弱了，无法为今天观测到的星系际磁场播种。然而，在暴胀的情况下对创建的结果是重要的原始场景的磁的电导率的存在下，改变了磁场的光谱指数。这也表明在一个具体的例子，逆反应可以增加电磁场，而不仅仅是抑制它。
2018-12-25 gr-qc hep-th
Influence of backreaction of electric fields and Schwinger effect on inflationary magnetogenesis
我们研究了电磁场与暴胀子场$ϕ$的动力学耦合$f^{2}(ϕ)F_{μν}F^{μν}$破坏麦克斯韦作用量的共形不变性时暴胀过程中电磁场的产生。我们考虑的情况下，耦合函数$f(ϕ)$在通货膨胀期间的时间减少，因此，电子组件的能量密度占主导地位的磁性。系统的方程，其中管理的联合演变的标度因子，暴胀子场，和电能密度的推导。当电能密度变得与慢滚参数$ε$和暴胀子能量密度的乘积$ρ_{E}\sim ερ_{\rm inf}$一样大时，发生逆反应。它影响了暴胀子场的演化，并导致标度不变的电功率谱和磁功率谱，对于任何递减的耦合函数，磁功率谱是蓝色的，谱指数为$n_{B}=2$。这给出了当前观测到的低于$10^{-22}\,{\rm G}$的磁场值的上限。值得强调的是，由于粒子$e_{\rm eff}=e/f$的有效电荷受到耦合函数的抑制，所以施温格效应只有在暴胀的后期，当暴胀子场接近其势的最小值时才变得重要。施温格效应使电场值突然减小，有助于完成膨胀阶段并进入预热阶段。它有效地产生了带电粒子，甚至在暴胀子的快速振荡之前就实现了施温格再加热的场景。在Starobinsky暴胀模型中，对幂型$f\propto a^α$和Ratra型$f=\exp(βϕ/M_{p})$耦合函数进行了数值分析.
2018-09-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulating relic gravitational waves from inflationary magnetogenesis
我们提出了三维直接数值模拟的磁场和引力波（GWs）的生产在早期宇宙在低能量尺度物质为主的后暴胀再加热时代，并在随后的早期辐射时代，这是强烈的湍流。确定模型的参数，使得其避免了许多已知的物理问题，并且在再加热结束时产生在临界能量密度的0.2%和2%之间的磁能密度。在随后发展的湍流磁流体级联，磁场和GW开发的频谱，延伸到更高的频率在毫赫兹（纳赫兹）范围内的模型与再加热温度约100 GeV（150 MeV）在辐射主导的时代开始。然而，即使湍流级联是充分发展的，GW频谱显示出一个急剧下降的频率以上的峰值。这表明湍流在驱动GW方面的效率比以前认为的要低。由此产生的GW光谱的峰值很可能在空间干涉仪，脉冲星定时阵列和其他设施可访问的范围内。
2021-10-12 astro-ph.CO gr-qc
Effective Theory of Inflationary Magnetogenesis and Constraints on Reheating
基于对称性的有效理论框架近年来在宇宙学领域引起了广泛的兴趣。在本文中，我们将同样的想法应用于原始磁场的起源及其在整个宇宙学宇宙中的演化。由于宇宙学背景破坏了时间-时间同态对称性，我们考虑了最一般的电磁和度规涨落的拉格朗日量，直到二阶，这自然破坏了电磁（EM）部门的共形对称性。我们还包括宇称破坏的电磁部门的动机，具有潜在的观测意义。在这样的设置，我们探讨的EM，标量和张量扰动考虑不同的观测约束的演变。在我们的分析中，我们强调了中间再热阶段所起的作用，这在以前的研究中受到了有限的关注。假设在整个再加热期间电导率消失，众所周知的法拉第电磁感应已被证明在增强当今磁场的强度方面起着至关重要的作用。我们展示了如何结合普朗克和大尺度磁场观测的物理效应，使一个大类的模型可行，并严格限制在一个非常窄的范围内的再加热状态方程参数$0.01 < ω_\mathrm{eff} < 0.27$，这是几乎独立的再加热的情况下，我们已经考虑。
2021-05-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Nearly Minimal Magnetogenesis
我们提出了一个新的机制，从暴胀产生磁场，通过这种机制可以产生强磁场在宇宙尺度上。这些场可以通过宇宙微波背景辐射测量观测到，并且可能对结构形成具有动力学影响。该机制是基于这样的观察，即几乎最小耦合的带电标量可能导致产生负光子质量平方（假设耦合到曲率标量的标量场很小但为负），这反过来又导致大量的光子产生-从而在膨胀期间增加磁场。
2004-03-14 astro-ph gr-qc hep-ph
Effective field theory of magnetogenesis identify necessary and sufficient conditions
在天体物理学和宇宙学的尺度上，有一个可检测的磁场。这个观测到的磁场有几个可能的起源，包括它起源于早期宇宙的可能性。有几个模型的原始磁成因，如果考虑到暴胀背景，打破共形不变性需要产生足够的磁场。共形不变性的破缺要么是通过电磁场和暴胀子场之间的新耦合，要么是通过在理论中引入高阶导数项。作为统一这些不同的方法在文献中的一个步骤，我们提出了一个有效场论（EFT）的基础上扩展的哈勃参数$(H)$及其衍生物的方法，其中EFT参数描述的磁场在早期宇宙的情况下，不同的选择参数对应于不同的模型。我们明确地表明，原始磁场的产生需要两个必要条件-共形不变性破坏和因果传播。虽然破共形不变性是一个共同的要求，原始磁，第一次，我们表明，因果传播也是一个必要条件。我们确认这一点，考虑一个特定的模型的原始磁。
2023-01-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Viable requirements of curvature coupling helical magnetogenesis scenario
在目前的工作中，我们研究了以下几点的上下文中最近提出的曲率耦合螺旋磁场的情况下\cite{Bamba:2021wyx} -（1）该模型是否与微扰量子场论（QFT）的预测一致，（2）是否曲率扰动所产生的电磁（EM）场在膨胀过程中引起的普朗克数据是一致的。这种要求是很好的动机，以论证的可行性，正在审议的磁模型。实际上，\cite{Bamba:2021wyx}中提出的磁成因方案似乎预言了大尺度下足够的磁场强度，并在适当的模型参数范围内导致了正确的宇宙重子不对称性。然而，在暴胀磁生领域，这些要求不足以证明模型的可行性，特别是在这方面，人们需要研究一些更重要的要求。我们可能还记得，通常用于确定磁场功率谱的计算是基于微扰QFT的-因此，重要的是要检查这种微扰QFT的预测是否与模型参数的观测范围一致。另一方面，产生的规范场作为曲率扰动的来源，与暴胀子场的贡献相比，需要抑制曲率扰动，以便与普朗克观测一致。这些都是我们的动机。有趣的是，发现在曲率耦合螺旋磁作用场景的上下文中的上述要求同时满足模型参数的范围，该范围导致在大尺度模式上的正确的磁场强度。
2022-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Universal upper limit on inflation energy scale from cosmic magnetic field
最近，根据来自遥远耀变体的伽马射线通量，报道了宇宙磁场强度的观测下限。如果暴胀是产生这种磁场的原因，那么暴胀能量标度从上到下在一个广泛的暴胀磁成因模型中被限定为rho_{inf} ^{1/4} < 2.5乘以10^{-7} M_{Pl}乘以（B_{obs} /10^{-15}G）^{-2}，其中B_{obs}是宇宙磁场的观测强度。张量-标量比相应地被约束为r< 10^{-19}乘以（B_{obs} /10^{-15}G）^{-8}。因此，如果所报道的强度B_{obs} \geq 10^{-15}G被证实，并且如果在不久的将来探测到任何来自暴胀的引力波的特征，那么我们的结果表明暴胀磁成因和观测之间存在一些紧张关系。
2012-10-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary magneto-(non)genesis, increasing kinetic couplings, and the strong coupling problem
我们研究的磁场的产生在暴胀利用耦合的暴胀和模场的电磁通过光子动力学项，并假设耦合是一个时间的递增函数。我们证明，强耦合问题的暴胀磁可以避免纳入后，通货膨胀的模场的不稳定。磁场总是在电场上占主导地位，因此，对后者的严格约束来自反作用，这是在耦合函数减小的情况下的苛刻障碍，不适用于当前的情况。然而，我们发现，这个漏洞的强耦合问题是有代价的：规范化的磁场的振幅是由这个耦合项，因此被抑制了一个大的因素后，模量不稳定完成。从这一点，我们得出结论，有没有自洽的和通用的实现的原始磁产生的规模不变的领域的情况下，增加动力学耦合。
2018-05-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary susceptibilities, duality and large-scale magnetic fields generation
我们研究了在准德西特膨胀阶段，在电磁兼容性不一致的假设下，标量场与阿贝尔规范场的相互作用。对偶对称性，将磁化率转换为磁化率的倒数，交换了磁功率谱和电功率谱。两种折射率之间的失配决定了影响正则场演化的有效折射率。暴胀阶段的持续时间和磁生作用的要求所施加的约束，确定了磁致伸缩率的变化率，这与天体物理学和宇宙学尺度上的磁场强度观测结果一致，但避免了反反应问题。这种磁生现象的参数空间比磁致伸缩系数相等的情况更宽，因为它发生在暴胀子或其他旁观者场仅与标准规范动力学项耦合时。
2013-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary magnetogenesis in Proca electrodynamics with Schwinger particle production
Università di Camerino（卡梅里诺大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Perugia（意大利国家核物理研究所佩鲁伽分部）；Department of Nanoscale Science and Engineering, University at Albany-SUNY（奥尔巴尼州立大学纳米科学与工程系）；Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；Al-Farabi Kazakh National University（阿尔法拉比哈萨克国立大学）
本文研究Proca电动力学中暴胀磁场生成，考虑Schwinger粒子产生及其反作用，发现非零耦合下粒子产生显著降低暴胀末期电场能量密度。
2026-10-06 gr-qc hep-th
Gravitational wave generation in a viable scenario of inflationary magnetogenesis
暴胀过程中产生的磁场是宇宙中观测到的大尺度磁场起源的一个有前途的机制。在几种尝试中，一种流行的模型是暴胀子和电磁场通过耦合函数$f$耦合，导致形式为$f^2 F^{μν} F_{μν}$的拉格朗日密度项。文献中提出了这种模型的一些潜在困难。在我们早期的工作中，我们提出了可行的暴胀磁生模型，它避免了这些问题，同时可以导致天体物理学感兴趣的非螺旋或螺旋磁场。我们的模型需要一个低的能量尺度的通货膨胀和再加热（再加热温度，$T_R < 10^4$ GeV），并产生一个蓝色的电磁（EM）场的光谱峰值周围的地平线规模的再加热。我们在这里表明，与这些电磁场相关的各向异性应力自然源的随机背景的引力波（GW）的频率在几十毫赫兹到毫赫兹的范围内生产。这两个极端的范围可以分别探测脉冲星定时阵列（PTA）的实验和即将到来的激光干涉空间阵列（LISA）。对于产生非螺旋原初场的模型，用$d Ω_{GW}/d \ln k$表示的GW谱能量峰值为$ 10^{-6} $，对于$T_R=100$ GeV的螺旋情形，用$d Ω_{GW}/d \ln k$表示的GW谱能量峰值为$2 \times 10^{-6} $.在这种情况下，对于非螺旋情况，频谱峰值在频率$30 μ$ Hz，对于螺旋情况，频谱峰值在频率$40 μ$ Hz。当电磁能量密度与再加热时的宇宙学密度之比为$ε\sim 1$时得到这些值，并且对于较小的值，这些…
2019-12-27 astro-ph.CO gr-qc
Inflationary dynamics of kinetically-coupled gauge fields
研究了两个动力学耦合的无质量时变动力学项系数$U(1)$规范场的暴胀动力学。确保系统不具有强耦合的区域，可以缩小参数空间。此外，我们进一步限制自己的系统，可以量化使用标准的创造，湮灭算子代数。这第二个约束限制我们的情况下，系统可以对角化成两个解耦的，无质量的，具有不同的动力学项系数的矢量场的总和。这样一个系统可能是有趣的磁，因为如何强耦合问题的推广。我们通过假设其中一个规范场是标准模型$U(1)$场，另一个暗规范场在其规范群下没有带电粒子来探索这个想法。我们考虑是否有可能将一个磁场从暗区转移到可见区，这个磁场可能是在耦合开启之前产生的。我们还研究了是否简单的混合存在提供了更多的机会，产生磁场。我们发现，这两种可能性有效地工作，符合众所周知的困难，暴胀磁。
2015-04-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary magnetogenesis with reheating phase from higher curvature coupling
我们研究了由膨胀产生的磁场，当与Ricci标量和Gauss-Bonnet不变量耦合时，通过电磁（EM）场的共形不变性的崩溃而发生。对于瞬时再加热的情况，目前产生的磁场强度太小，违反了观测约束。然而，如果存在具有非零e倍数的再加热阶段，则该问题得以解决。在再加热过程中，磁场的能量密度被看作是以$(a^3H)^{-2}$的形式演化的，之后，以$a^{-4}$的形式演化到现在的历元（这里$a$是比例因子，$H$是哈勃参数）。它被发现，这个再加热阶段-其特征在于由一定的e倍数，状态方程参数的一个恒定值，和一个给定的再加热温度-使磁成因模型与观测约束兼容。通过对宇宙微波背景辐射的数据分析，该模型提供了一种约束再加热状态方程参数的可行方法。此外，我们讨论了在本上下文中的Schwinger逆反应，并确定了必要的约束条件的再加热状态方程参数。
2021-02-19 gr-qc
Primordial magnetic fields from a non-singular bouncing cosmology
虽然暴胀是产生解释当前观测所需的磁场相干长度的自然候选者，但它需要打破电磁学的共形不变性以获得显著的磁场振幅。最简单的实现是动力学耦合理论$f^2(ϕ)F_{μν}F^{μν}$（或$IFF$理论）。然而，这些已知遭受电场反作用或强耦合问题。在这项工作中，我们将确认，这类理论是有问题的，以支持暴胀宇宙学中的磁生作用。相反，我们表明，一个弹跳宇宙与收缩阶段占主导地位的状态方程与$p>-ρ/3$可以支持磁，回避{反反应/强耦合问题}。最后，我们研究了在一个特殊的弹跳模型与ekpyrotic-like收缩阶段的安全磁生。在这种情况下，我们发现，$f^2(ϕ)F^2$ -不稳定性可能会出现在最后的动力学驱动的扩展阶段陡峭ekpyrotic潜力。
2014-06-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary Magnetogenesis in $R^{2}$-Inflation after Planck 2015
本文研究了Starobinsky模型中简单模型$R^2$ -暴胀模型产生的原初磁场.在耦合函数$\left| α\right| \approx 7.44$的相对高的幂指数下实现了尺度不变的保偏光纤。只要暴胀膨胀率$H$等于或小于Planck（$\le 3.6 \times 10^{-5} M_\rm{Pl}$）在de Sitter和幂律展开中所报道的上界，该模型就不会受到反作用问题的影响，这两种展开都显示出类似的结果。我们计算了$R^2$ -膨胀中的再热参数$R_\rm{rad} > 6.888$的下限。根据CMB得到的上限，我们发现磁场和再加热能量密度的上限分别为，$\left(ρ_{B_\rm{end}} \right)_\rm{CMB} < 1.184 \times 10^{-20} M_\rm{Pl}^4$和$\left(ρ_\rm{reh} \right)_\rm{CMB} < 8.480 \times 10^{-22} M_\rm{Pl}^4$。无论是大场暴胀还是小场暴胀，上述结果都远远超过了WMAP 7的下限。通过在${R^2}$ -暴胀的背景下使用Planck暴胀约束，2015，$w _\rm{reh}$的所有可能值的再加热温度和能量密度的上限分别被约束为，$T_\rm{reh} < 4.32 \times 10^{13} \rm{GeV}$和$ρ_\rm{reh}…
2015-05-19 astro-ph.CO gr-qc
Magnetogenesis, spectator fields and CMB signatures
通过将超荷的动力学项耦合到一个不影响暴胀演化的旁观者场，可以构造出一类可行的磁生模型。磁功率谱是明确相关的功率谱（绝热）曲率不均匀性时，准德西特阶段的膨胀是由一个单一的标量自由度驱动。在原星系引力坍缩时期，随慢滚参数的变化，在Mpc尺度上平滑磁场的振幅可达0.01- 0.1 nG。磁场对萨克斯-沃尔夫高原和多普勒区温度自相关的贡献与星系磁生作用的约束相比是有利的。刺激的经验教训是吸取的相互作用的磁模型和它们可能的CMB签名。
2007-11-21 astro-ph gr-qc hep-ph
About Jordan and Einstein frames: a study in inflationary magnetogenesis
本文在宇宙磁生成背景下系统比较Einstein与Jordan框架的物理量，发现Jordan框架电磁能量密度不依赖标量场参数，并给出CMB中两种框架磁场信号比值，为框架等价性讨论提供新依据。
2023-07-04 gr-qc
Magnetogenesis in Matter - Ekpyrotic Bouncing Cosmology
在最近的过去，有许多尝试将原始磁种子场的产生与暴胀时代联系起来，但成功有限。因此，我们采取了不同的方法，通过使用非奇异弹跳宇宙学模型。考虑了电磁拉格朗日量$F_{μν}F^{μν}$与非背景标量场的耦合破坏共形不变性。我们已经表明，非奇异的反弹宇宙学支持磁生回避长期存在的反反应和强耦合问题，一直困扰着暴胀磁生。在这个模型中，我们已经实现了一个尺度不变的功率谱的参数范围内所观察到的CMB各向异性兼容。我们还得到了所需的磁场强度，这与目前的观测结果是一致的。同样重要的是要注意，在此参数范围内不会出现BKL不稳定性。弹跳模型的不同演化阶段的能量尺度是如此选择的，以至于它们也解决了标准大爆炸宇宙学的问题。
2017-01-30 gr-qc
Primordial magnetogenesis in loop quantum cosmology
National Institute of Technology Karnataka（卡纳塔克国立技术学院）
本文研究了循环量子宇宙学中原始磁场的生成，探讨了其标度依赖性及测量可能性。
2026-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Generation and effects of primordial magnetic fields during inflation
本文研究宇宙磁场产生机制以解决物质-反物质不对称性，构建了生成螺旋磁场的有效场论模型，指出共形不变性破缺与因果传播是生成原初磁场的必要条件，并揭示了强磁场下引力波转化为电磁波有助于理解快速射电暴。
2024-03-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
