Inflaton Oscillations and Post-Inflationary Reheating
我们详细分析了暴胀子振荡的一般形式的潜在$V(ϕ) = ϕ^k$,考虑到非瞬时再加热的影响的微扰衰减。我们表明,温度的演化作为宇宙尺度因子的函数依赖于自旋统计的最终状态衰变产物时,$k > 2$。我们还包括暴胀引起的质量的最终状态,导致无论是运动学抑制或增强,如果最终状态分别是费米子或玻色子。我们计算膨胀后达到的最高温度,随后的温度演变和最终的再热温度。我们应用我们的结果计算的暗物质丰度通过热散射过程中再加热。我们还提供了一个例子的基础上的超对称性的耦合的暴胀子的物质。
2021-04-07 astro-ph.CO hep-ph
Oscillating Bispectra and Galaxy Clustering: A Novel Probe of Inflationary Physics with Large-Scale Structure
许多暴胀模型都预测了原始涨落双谱的振荡特征。由于它已被证明,原始的非高斯性,可以导致一个规模依赖的晕偏置,我们调查的影响,在三点函数的振荡上的暗物质晕的集群。有趣的是,我们发现,在暴胀子潜在的功能,如振荡或尖锐的步骤得到烙印在非高斯晕偏置的质量依赖性。在本文中,我们专注于模型显示的暴胀子潜力以及共振非高斯尖锐的功能。在这两种情况下,我们发现一个强大的非高斯晕偏置的斜率类似的本地模型的规模依赖。在共振的情况下,我们发现,非高斯偏置振荡晕质量,一个新的功能,是独特的这种类型的模型。在暴胀子潜在的一个尖锐的功能的情况下,我们发现,在质量尺度对应的傅立叶模式,退出地平线时,暴胀子是交叉的潜在功能的晕的聚类增强。这两种新效应都开启了用大尺度结构调查来表征通货膨胀潜力的可能性。我们简要地讨论了检测这些非高斯效应的前景。
2011-10-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Natural Inflation, Planck Scale Physics and Oscillating Primordial Spectrum
在“自然暴胀”模型中,暴胀子势是周期性的。我们表明,普朗克尺度物理可能会导致修正的暴胀子潜力,这也是周期性的更大的频率。这种高频校正在原始涨落功率谱中产生振荡特征,这些特征并不完全被当前的观测所排除,并且可能在宇宙微波背景(CMB)各向异性和大尺度结构(LSS)观测的高精度数据中被检测到。
2005-04-27 astro-ph hep-ph hep-th
Particle production in the oscillating inflation model
研究了Damour和Mukhanov提出的{ \it振荡暴胀}模型中标量场$χ$与暴胀子场$ϕ$($g^2ϕ^2χ^2/2$)耦合的粒子产生.虽然在振荡暴胀阶段期间可以有效地增强$ϕ$场的波动,但是考虑到所产生粒子的反反应效应,随着指示暴胀子势的核心部分的尺度的临界值$ϕ_c$减小,最大波动被抑制。对于$χ$粒子的产生,我们发现随着$ϕ_c$的减小,需要更大的耦合常数$g$值才能导致有效的参数共振,因为在其势能最小值附近的暴胀子的有效质量变得更大。然而,有可能产生质量大于$10^{14}$ GeV的超重$χ$粒子,这将对GUT重子生成产生重要影响。
2000-03-26 astro-ph gr-qc hep-ph
Enhanced primordial gravitational waves from a stiff post-inflationary era due to an oscillating inflaton
本文研究暴胀后振荡暴胀子驱动的刚性阶段对原初引力波的增强效应,发现高阶标量势可避免共振碎裂,使引力波信号增强至爱因斯坦望远镜可观测水平,并可用于确定暴胀能标、再加热温度和势能形状。
2024-10-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reheating dynamics affects non-perturbative decay of spectator fields
暴胀后振荡标量旁观场的行为取决于暴胀子衰变产生的热背景。观众的共振衰减常常被大的感应热质量所阻挡。我们考虑了暴胀子的有限衰减宽度和热浴的长期积累,以确定通过项g^2 σ^2 Φ^2耦合到希格斯玻色子Φ的均匀旁观者场σ的早期演化,这是新标量与标准模型唯一可重整化的耦合。我们发现,对于g > 10^{-3}的非常大的希格斯-旁观者耦合,共振并不总是像以前建议的那样被阻塞。因此,振荡的旁观者可以迅速衰减。对于其他参数值,我们发现,虽然定性特征的热阻塞仍然持有,动态改变相比,即时衰变的情况下。这些发现是重要的曲率模型,振荡场必须相对较长的寿命,以产生曲率扰动。它们也与其他旁观者场有关,这些旁观者场必须足够早地衰变,以避免破坏重子生成和核合成的预测。
2013-11-13 astro-ph.CO hep-ph
Inflaton in R-dependent potential
我们考虑一个非最小耦合暴胀子,在高阶曲率背景下,导致一个潜在的宇宙的曲率标量的演变,并描述了两个政权。第一个阶段是de Sitter阶段,其中的潜力是静态的,并找到一个精确的指数解的暴胀子。第二个区域,由暴胀子达到阈值触发,导致幂律膨胀,在此期间,势变得平坦,足够快,暴胀子永远不会达到初始对称性破缺势的最小值。这种情况是暴胀子振荡的最小的潜力,并在预热是一个结果,在幂律膨胀阶段的潜力平坦的替代方案。
2010-03-25 gr-qc hep-ph
Universe Reheating after Inflation
研究了暴胀子场快速振荡暴胀后的标量粒子产生问题。我们使用的框架与四次和二次暴胀子潜力的混沌通货膨胀的情况。特别注意的是发生在快速振荡的暴胀子场的存在下的参数共振现象。我们已经发现,在微扰理论的适用范围内,参数共振的影响是至关重要的,基于一阶玻恩近似的估计往往低估了粒子的产生。在四次暴胀子势$V(φ) = λφ^4$的情况下,即使对于小的耦合常数值,粒子产生过程也是非常有效的。在这种情况下,宇宙的再加热温度比基于一阶玻恩近似的相应估计值大$\left[λ\, \log\, (1/λ) \right]^{- 1}$倍。在二次暴胀子势的情况下,再加热过程主要取决于暴胀子与另一个标量场之间的耦合类型以及耦合常数的大小。如果暴胀子与费米子的耦合以及它与标量场的线性(在暴胀子场中)耦合被抑制,那么,正如Kofman、Linde和Starobinsky之前所讨论的那样(参见参考文献13),暴胀子场最终将与其余的物质解耦,并且剩余的暴胀子振荡可能提供宇宙的(冷)暗物质。在二次暴胀子势的情况下,我们得到了暴胀子场冻结时有效能量密度的最低和最高可能界。
1994-07-22 astro-ph gr-qc hep-ph
Light Dark Matter from Inflaton Decay
我们提出了一个简单的机制,轻暗物质(DM)的生产振荡暴胀子凝聚的衰变。如果膨胀后的再加热温度高于膨胀子质量,这是相同的数量级的DM的动量在生产的时候,DM的动量可以被抑制相比,如果DM的相互作用是足够弱的热等离子体的温度。因此,即使DM质量很小,DM也可以足够冷以避免对温暖DM的观测约束,如莱曼- $α$约束。我们分别考虑了受激发射和泡利阻塞的影响,研究了暴胀子衰变中玻色子和费米子DM的产生。在这两种情况下,DM可以足够冷和丰富,成为DM的可行候选者。我们还将该机制应用于产生等曲率无问题的轴子DM和右手中微子的狄拉克海DM,与活动中微子质量的跷跷板关系相一致。
2021-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
$ν$-Inflaton Dark Matter
该研究提出统一模型,通过对暴胀子和两个右手性中微子施加离散交换对称性,使同一标量场驱动暴胀并解释暗物质丰度,同时兼容轻中微子质量生成和热轻子生成重子不对称性。
2018-11-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Axion and ALP Dark Matter from Misalignment during Reheating
本文研究再加热期间错位机制产生轴子暗物质的参数空间扩展,并利用ADMX等实验约束再加热动力学。
2023-10-12 astro-ph.CO hep-ph
A Minimal Approach to Baryogenesis via Affleck-Dine and Inflaton Mass Terms
我们提出了一个最小的方法来产生的重子($B$)的不对称性的宇宙,其中的不对称性产生在一个复杂的暴胀子凝聚通过$B$违反二次暴胀子势项使用阿弗莱克-戴恩(AD)机制。我们发现,$B$违反二次质量项创建一个振荡的不对称性在复杂的暴胀凝聚体在晚些时候。通过对$B$振荡进行平均的效果,在再加热时转移到标准模型扇区的最终不对称性自然地减小到所观察到的$B$不对称性的大小。这种重子生成的方法可以很容易地在广泛的暴胀模型中实现。我们还表明,AD重子通过暴胀质量条款是免费的常规AD机制所需的场动力学的调谐。
2021-06-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Minimal Preheating
本文研究了inflation后由Hubble参数振荡引起的轻标量场诱导粒子产生,给出了inflaton凝聚体到粒子激发能量转移效率的模型无关下界。
2023-05-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stochastic Gravitational Waves from Post-inflationary Structure Formation
在暴胀之后,宇宙可能会经历一个由振荡的暴胀子凝聚支持的早期物质主导阶段。最初,凝聚体中的小波动在视界下的引力作用下增长,并可能坍缩形成非线性的“暴胀子晕”。它们的形成和随后的潮汐相互作用将产生引力波,导致目前宇宙中的随机背景。我们扩展了N体模拟模型的崩溃结构的生长和相互作用,计算产生的引力波发射。这种辐射的光谱是匹配的半分析估计的基础上崩溃的暴胀子晕和它们的潮汐演变。我们使用这种半解析的形式主义来推断频谱的情况下,早期的物质为主的阶段让位于热化宇宙的温度低至$100\,\mathrm{MeV}$,我们讨论了可能的实验机会,这个信号在膨胀模型中,热化发生后很长一段时间的通货膨胀已经完成。
2023-02-02 astro-ph.CO hep-ph
An EFT Map of Axion Dark Radiation from Reheating
McGill University(麦吉尔大学)
本文研究了再加热期产生的轻轴子对暗辐射ΔN_eff的贡献,发展了一种具有位移对称性的有效场论,系统地组织了主要的产生通道,并展示了两种通道对ΔN_eff的贡献随再加热温度的不同而变化,从而提供了轴子暗辐射的EFT地图。
2026-05-16 astro-ph.CO hep-ph
Inflaton accretion onto primordial black holes during reheating
Indian Institute of Technology Guwahati(印度理工学院古瓦哈提分校)
研究通过α-吸引子E模型,将再加热初始条件直接锚定到宇宙微波背景观测,分析原始黑洞在再加热时期与辐射背景的相互作用,发现吸积过程导致最终原始黑洞质量的非线性增强,进而影响其霍金蒸发寿命和随机引力波背景。
2026-09-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Pseudo-Nambu-Goldstone Boson Production from Inflaton Coupling during Reheating
本文研究再加热阶段暴胀子经导数耦合产生 pNGB,计算一般衰变率并以 PQ 径向模式暴胀产生轴子为例,指出其可形成非热残余与暗辐射信号。
2024-06-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Post-inflationary preheating with weak coupling
在经典振荡外场背景下的粒子产生是描述暴胀后预热阶段的一个关键过程。对于暴胀子和物质场之间足够强的耦合,这个过程是已知的非微扰进行。在这种情况下,玻色子场的参数共振起着决定性的作用,费米子占据数的演化也是非微扰的。在闵可夫斯基空间中,即使在弱耦合的情况下,玻色子的参数共振和费米子的非微扰效应仍然存在。特别是,所产生的玻色子的能量密度将随时间呈指数增长。然而,在膨胀的宇宙中,情况完全不同。我们给出了一个简单的演示如何膨胀的宇宙的条件,特别是,红移的场模式,导致通常的微扰表达式的振荡暴胀子的情况下,弱耦合的粒子生产。我们得到的结果是相关的,并完全适用于Starobinsky模型的通货膨胀。
2015-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reviving chaotic inflation with fermion production: a supergravity model
暴胀期间的粒子产生过程可以增加标量度规扰动的幅度。我们表明,这样的机制可以自然地出现在超引力模型中的轴子样的领域,其潜力是由monodromy,驱动大型领域的通货膨胀。在这类模型中,人们通常期望对超势的类似瞬子的修正。我们表明,通过推导超重力模型中的运动方程与稳定器,这种修正产生的暴胀子和它的超伙伴之间的相互作用。这个暴胀子-暴胀子相互作用项是快速振荡的,并且可以在暴胀期间导致大量的费米子产生,填充费米球直到比哈勃参数大得多的动量。反过来,这些费米子产生暴胀子涨落,增加它们的振幅,并有效地降低模型的张量标量比,如[1,2]所讨论的。这使得,特别是,使模型的暴胀子潜力是二次(加上可忽略不计的小瞬子修正),以符合所有现有的观察。
2021-01-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
An Inflationary Probe of Cosmic Higgs Switching
当标量希格斯场耦合到经典振荡的标量模场时,它可以重复地打开和关闭。模翻转稳定和快子值之间的希格斯质量项。我们研究的宇宙学场景中,这种重复的相变发生在通货膨胀。一个将希格斯场耦合到暴胀子的无关算符可以在暴胀子的关联函数中留下相变的图案。使用数值和分析研究,我们表明,暴胀2点函数进行特征印记的模量振荡和它的影响希格斯玻色子。我们简要地评论这种模式的潜在的可观测性,以及如何将它们与早期宇宙中的其他动力学区分开来。
2020-05-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Spectrum of high-frequency gravitational waves from graviton bremsstrahlung by the decay of inflaton: case with polynomial potential
本文研究多项式暴胀子势下暴胀子经引力子轫致辐射三体衰变产生的高频引力波,比较静止粒子与相干经典场两种描述,并分析势指数和耦合常数对GHz信号谱的影响。
2025-02-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reheating and Leptogenesis after Vector inflation
本文研究矢量暴胀后的再加热与非热轻子生成,重点分析振荡背景中由非最小耦合诱导的引力产生及通过直接或反常耦合的费米子衰变,揭示了比标量暴胀更丰富的现象学。
2024-12-16 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the inflaton potential with gravitational waves from oscillons
Technical University of Sofia(索菲亚理工大学);Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)(亚太理论物理中心);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo(东京大学宇宙物质量子数学研究所( Kavli WPI ));Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University(京都大学汤川理论物理中心引力物理与量子信息);Leung Center for Cosmology and Particle Astrophysics, National Taiwan University(台湾大学梁林宇宙学与粒子天体物理学中心);Institute for Theoretical Physics, Leibniz University Hannover(汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所)
本文研究暴胀后振荡子衰变产生的诱导引力波,利用其对有效相对论性粒子数的观测约束,限制暴胀子质量及自耦合参数,提供CMB无法触及的新约束。
2026-06-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Destabilization of the EW vacuum in non-minimally coupled inflation
目前的宇宙学数据支持与引力非最小耦合的暴胀模型。在这项工作中,我们研究的亚稳态的电弱真空在这个框架中的影响。我们考虑了一个暴胀子场与Ricci曲率的非最小耦合和Higgs场与暴胀子之间的门耦合,发现这两种耦合的比率在暴胀和再加热动力学过程中受到严重的稳定性限制,对于较弱的非-最小的耦合,因为在暴胀期间,希格斯波动被暴胀膨胀放大,而在暴胀之后,由于振荡暴胀子背景
2018-11-26 hep-ph hep-th
Tachyonic Preheating in Palatini $R^2$ Inflation
我们研究预热的Palatini形式主义与二次暴胀潜力和一个额外的$αR^2$长期。在这样的模型中,振荡的暴胀子场反复回到爱因斯坦框架势的平台,在那里,快子不稳定性在不到e倍的范围内将暴胀子凝聚体破碎。我们发现,快子预热发生时$α\gtrsim 10^{13}$和碎片场的能量密度增长率$Γ/H \approx 0.011 \times α^{0.31}$。该模型扩展了具有类似预热行为的平台模型家族。虽然它包含在爱因斯坦框架中的非正则四次动力学项,我们表明,在第一近似,这些可以忽略不计在预热和通货膨胀。
2021-09-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detectable Gravitational Waves from preheating probes non-thermal Dark Matter
本文通过全非线性伪谱格点模拟研究预加热期随机引力波,提出用其探测构成非热暗物质的振荡暴胀子,并分析模型构建与未来探测器可观测性。
2024-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Supersymmetric $ν$-Inflaton Dark Matter
该研究提出了暴胀与暗物质统一模型的超对称扩展,通过离散交换对称性确保暴胀子稳定性,利用超对称性保护其势平坦性,分析 reheating 过程确定暗物质候选者参数空间区域,发现类FIMP新区域。
2021-02-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
New Shapes of Primordial Non-Gaussianity from Quasi-Single Field Inflation with Multiple Isocurvatons
我们研究了一个简单的准单场暴胀的扩展,其中暴胀子与多个额外的大质量标量相互作用,称为isocurvatons。由于暴胀子背景打破了时间平移不变性,该理论包含了暴胀子和等曲率子之间的动力学混合。这些混合产生了新颖的新功能的原始非高斯的标量曲率扰动。一个值得注意的特征是压缩双谱的振幅可以近似地以$(k_s/k_l)^{-3}$增长,同时以${\rm \cosγ\log}(k_s/k_l)$振荡,其中$k_s/k_l$是短波矢和长波矢的长度之比。对这种形状的观察将为充气期间存在多个等曲率提供证据。此外,我们考虑了这些非高斯性对大尺度结构的影响。
2019-03-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Reheating the Universe After Multi-Field Inflation
我们详细研究了多场暴胀模型后的再加热(p),特别关注N-暴胀。我们考虑了各种不同的耦合之间的暴胀子和物质部门,包括四次和三线性相互作用与轻标量场。我们发现,多个振荡的暴胀子的存在下,参数共振效率低下的情况下的四次相互作用。此外,微扰过程不允许这种耦合的暴胀子完全衰变。为了恢复热大爆炸,我们必须考虑三线性耦合。在这种情况下,我们表明,强非微扰预热是可能的,通过多场快子共振。此外,后期的微扰效应确实允许凝聚体完全衰变。我们还研究了几个原型耦合的规范场的产生,发现三线性标量耦合类似的结果。在我们的分析过程中,我们发展了准周期马蒂厄方程的数学理论,这是单场暴胀后预热中熟悉的Floquet理论的多场推广。我们还详细阐述了经典暴胀子凝聚体的微扰衰变理论,它也适用于单场模型。
2010-05-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational dark matter production in Palatini preheating
我们研究预热平台膨胀的广义相对论的Palatini制定,在一个特殊的情况下,类似于希格斯膨胀。先前的研究表明,在这个模型中,振荡的暴胀子场反复返回到平台,这导致了暴胀子粒子的快子产生。我们表明,一个最小的耦合观众标量场可以产生更有效地通过类似的机制。这种机制是纯粹的引力,标量场的质量可以达到$10^{13}$ GeV的量级,比哈勃尺度大许多个数量级,使其成为超重暗物质的候选者。
2021-09-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Resonant magnetic fields from inflation
我们提出了一个新的方案,以产生原始磁场在暴胀过程中引起的振荡耦合的电磁场的暴胀子。这种共振机制与以前的建议相比有两个关键优势。首先,它能在任何所需的波长上产生一个窄的磁场带,从而减轻了通常的强蓝色光谱及其相关的反反应问题。其次,它避免了对强耦合的需要,因为耦合是振荡的,而不是指数增长或衰减的。尽管有这些主要的优点,我们发现,如果要求产生的磁场在今天观测上有趣的尺度上具有10^{-15}高斯量级的强度,那么在暴胀期间的反作用仍然太大。我们提供了一个更一般的不去的论点,证明这个问题将适用于任何模型,其中的磁场产生的亚地平线尺度和冻结后,地平线交叉。
2012-03-06 astro-ph.CO hep-ph
Lighting the Dark: The Evolution of the Post-Inflationary Universe
在简单的暴胀宇宙学场景中,在接近指数增长之后,宇宙可能会有一个很长的周期,在这个周期中,宇宙被振荡的暴胀子凝聚体所主导。凝聚体最初几乎是均匀的,但扰动会在引力作用下增长,如果凝聚体没有被共振或迅速再加热更快地破坏,最终会分裂。我们表明凝聚体的引力碎裂可以通过薛定谔-泊松方程很好地描述,并使用数值解表明非线性开始后很快就会形成大的过密度。这是第一次探索这个阶段的非线性动力学在非常早期的宇宙,它可以影响详细的形式的暴胀功率谱和暗物质分数时,暗部门直接耦合到暴胀子。
2019-10-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Preheating in New Inflation
在过去的十年中,对混沌暴胀和混合暴胀的预热进行了详细的研究。然而,在新的通货膨胀情景中,再加热期间的非微扰效应实际上仍然没有得到探讨。本文采用解析和数值相结合的方法,对新一轮通货膨胀中的预热现象进行了全面的分析。我们发现,在最简单的新暴胀模型中,暴胀子场的均匀分量的衰减和由此产生的自发对称性破缺过程通常几乎是瞬间发生的:对于GUT尺度上的新暴胀,它只需要场分布的大约5次振荡。均匀暴胀子场的衰减是如此有效,因为快子预热和参数共振的综合效应。在这个阶段,均匀振荡的暴胀子场衰减成暴胀子场的波的集合,具有反暴胀子质量量级的典型波长。这个阶段之后通常是暴胀子场衰变为其他粒子的漫长阶段,这可以用暴胀后再加热的微扰方法来描述。所得的再加热温度通常相当低。
2005-01-11 astro-ph gr-qc hep-ph
Nonequilibrium inflaton dynamics and reheating: Back reaction of parametric particle creation and curved spacetime effects
我们提出了一个详细的和系统的非微扰,非平衡动力学的量子场的再加热阶段的膨胀宇宙学,包括完全的反反应的量子场弯曲的时空,以及波动的平均场。我们在空间平坦的FRW宇宙中使用具有不破缺对称性的O(N)场论来研究暴胀子后预热阶段的动力学。暴胀子零模的振荡会引起量子涨落的参量放大,导致能量迅速转移到暴胀子场的非均匀模。我们采用了在前一篇论文[gr-qc/9706001]中导出的平均场和方差的耦合非微扰方程,该方程是通过弯曲时空的两粒子不可约(2 PI)、闭合时间路径(CTP)有效作用量导出的,同时专门用于1/N展开中的首阶。采用绝热正则化。重整化动力学方程是从许多暴胀宇宙学场景中的一般初始数据到慢滚终态的数值演化。初始条件包括一个大振幅,准经典,振荡的平均场,和由德西特不变真空的方差。我们发现,足够大的初始平均场振幅在这个模型中,参数共振效应单独(在无碰撞近似)是不是一个有效的手段来“预热”的量子场。对于小的初始平均场振幅,阻尼的平均场通过量子涨落的参数放大被认为是发生。我们的研究结果表明,时空的自洽动力学在决定后膨胀宇宙的物理中起着重要的作用。
1997-12-07 gr-qc hep-ph
Scenarios of modulated perturbations
在最近提出的另一种机制中,绝热宇宙学扰动是在暴胀子场衰变时由于它与物质的耦合的小起伏而产生的。每当耦合由另一个场的真空期望值控制时,就会发生这种情况,而另一个场在暴胀期间获得波动。我们讨论了这种机制的推广和各种可能的实现,并提出了一些具体的粒子物理的例子。在许多情况下,第二个场可以在微扰被印刻之前就开始振荡,或者存活足够长的时间,以便在暴胀子的衰变产物中占主导地位。原始扰动将在每种情况下相应地被修改。
2004-07-15 astro-ph hep-ph
Field Evolution leading to hybrid inflation
一般来说,混合暴胀的开始需要在普朗克时代结束时有一个非常均匀的场结构。与暴胀子σ正交的场σ必须在超过初始层位尺寸\sim m_{Pl} ^{-1}大约两个数量级的范围内以高精度为零。我们考虑一个超对称模型,它允许振荡场衰变为轻粒子。我们研究了场的演化,发现对极端均匀性的要求可以放宽。然而,在一个远超过初始视界尺寸的区域上,场的半径仍然必须小于暴胀子的1阶因子。
1998-03-31 astro-ph hep-ph
Tachyonic Preheating in Plateau Inflation
高原暴胀是一个实验一致的框架,其中暴胀的规模可以保持相对较低。在接近平台边缘的地方,标量扰动受到强烈的快子不稳定性的影响。当膨胀后,振荡的膨胀子重复地重新进入平台时,实现了超快电子预热。我们发展了这个过程的分析理论,并扩展了线性方法,包括相干背景和不断增长的扰动之间的反作用。对于一族高原模型,解析预测面临数值估计。我们的分析表明,暴胀子碎片的一小部分的$e$倍,在所有的例子中支持快子预热,概括了以前类似的研究结果。在这些情况下,标量与张量之比很小,即$r<10^{-7}$。
2022-01-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fate of oscillating scalar fields in the thermal bath and their cosmological implications
用非平衡量子场论研究了热浴中相干标量场振荡的弛豫过程。得到了具有记忆项以及加性和乘性噪声项的Langevin型运动方程。计算了各种相互作用下振荡标量场的耗散率,如汤川耦合、三体标量相互作用和双二次相互作用。当背景温度大于振荡频率时,由于泡利阻塞效应,与费米子相互作用的耗散率被抑制,而与玻色子相互作用的耗散率由于诱导效应被增强.在这两种情况下,我们发现微物理细致平衡关系驱动振荡场的热平衡状态。也就是说,对于低动量模式,经典的涨落耗散定理成立,它们松弛到满足均分定律的状态,而高动量模式达到每个量子的数密度由热玻色子分布函数和零点真空贡献组成的状态。将所得的依赖于温度的耗散率应用于暴胀宇宙的再加热晚期。研究发现,在某些情况下,再热温度的取值可能与传统的估计值有所不同,在极端情况下,暴胀子可以耗散其能量,而不存在导致其衰减的线性相互作用。此外,计算了阿弗莱克-戴恩场在振荡开始时的蒸发率。
2004-06-07 hep-ph
Parametric Amplification of Gravitational Fluctuations During Reheating
我们证明,宇宙学扰动可以在膨胀后的预热期间通过参数共振进行放大,即使在大于哈勃半径的尺度上,也不会违反因果关系。为了确定不稳定性的强度,对引力和物质波动的统一描述至关重要。为了在再加热过程中提取振荡暴胀子场的特定特征,必须关注一个描述度量波动的变量,该变量在暴胀的标准分析中是恒定的。当在没有自耦合的大质量暴胀子的情况下这样做时,我们发现在再加热过程中,超视界模式没有额外的增长,超出了通常对波动增长的分析所预测的。然而,对于一个无质量的自耦合暴胀子,引力势的值有一个初始的增加,这可能导致不同的观测预测。
1998-09-30 astro-ph gr-qc hep-ph
The Linear Regime of Tachyonic Preheating
当暴胀子在后暴胀振荡阶段反复返回到电势的凸区域时,实现了速子预热。这将引起强烈的快子不稳定性,并导致相干场的快速碎裂,其可以在$e$折叠的一小部分内完成。在本文中,我们研究了这个过程的线性政权在一个模型无关的方式。为了这个目的,我们构建简化的模型,提供一个分析Floquet理论描述的模式增长。这种方法捕捉动机良好的快子预热的情况下,包括其中的暴胀子是一个更大的标量多重态的一部分的情况下的基本特征。我们表明,快子预热是有效的,如果场偏移是次普朗克,可以产生引力波的频率范围内的当前和未来的引力波干涉仪,并可以与任何实验允许的张量标量比。
2022-01-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A two scalar triplets model as common origin for dark matter, neutrino masses, baryon asymmetry and inflation
提出含两个SU(2)三重态和一个惰性二重态的标准模型扩展,统一解释暗物质、中微子质量、重子不对称性及暴胀,并满足普朗克2018约束。
2025-10-08 hep-ph
Gravitational waves in preheating
我们研究引力波在暴胀之后的预热时期的演化。暴胀子的振荡驱动了标量场涨落的参数共振增长,尽管超哈勃张量模式没有被强烈放大,但它们确实带有预热的印记。这在外尔张量中可以清楚地看到,外尔张量提供了对引力波的协变描述。
2000-02-25 astro-ph gr-qc hep-ph
Mimicking transPlanckian effects in the CMB with conventional physics
我们调查的可能性,耦合到暴胀子的领域可以影响原始频谱的密度扰动通过其相干运动。例如,混合通货膨胀中的第二个场可能在通货膨胀开始时振荡,而不是在其潜力的最小值处振荡。虽然如果暴胀持续足够长的时间,这种影响会被洗掉,但我们注意到,在COBE波动的视界交叉之前,可能会有多达30个暴胀的e折叠,同时仍然会产生潜在的可见失真。这种由纯常规物理学产生的暴胀子涨落的泵效应类似于已经被广泛讨论过的transPlanckian效应。它们对CMB造成的扭曲可能会留下一个独特的特征,这与频谱倾斜等一般效应不同。
2003-03-18 astro-ph hep-ph
Can dark matter drive electroweak symmetry breaking?
我们考虑的可能性振荡标量场占暗物质和动态控制自发破缺的电弱对称性通过希格斯门耦合。这需要暴胀子场的后期衰变,使得热效应在再加热后不能恢复电弱对称性,因此暴胀之后是暴胀子物质主导的时期。在暴胀期间,暗标量场由于与曲率的负非最小耦合而获得大的期望值,从而通过将其保持在原点来稳定希格斯场。暴胀后,暗标量在四次势中振荡,表现为暗辐射,只有当其振幅下降到临界值以下时,希格斯场才会获得非零的真空期望值。暗标量然后变得巨大,并开始表现为冷暗物质,直到今天。我们进一步表明,一致的情况下,需要暗标量质量在几个GeV的范围内,这可能会与未来的对撞机实验探测。
2020-09-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Effects of gravitational particle production on Higgs portal dark matter
本文研究引力粒子产生对希格斯门户暗物质丰度的影响,发现再加热期间暴胀子相干振荡导致的引力产生通常起主导作用。
2024-11-25 hep-ph
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
Triple Unification of Inflation, Dark matter and Dark energy in Chaotic Braneworld Inflation
本文表明,在混沌膜世界暴胀的框架下,经过预热后,剩余的振荡暴胀子场可以以观测到的能级扮演暗物质的角色。通过在膜上增加一个非零的有效宇宙学常数$Λ_4$,实现了暴胀、暗物质和暗能量在一个光场中的三重统一。我们的模型可能是理论市场上实现三重统一的最简单的模型。
2009-07-25 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Gravitational wave signatures of post-fragmentation reheating
本文研究暴胀子弱耦合情形下先碎裂后完成再加热的动力学,计算了刚性状态方程阶段和碎裂过程对引力波谱的贡献,发现碎裂信号在特定频段占主导,并指出该机制可产生 Hz 至 GHz 频段的特征引力波,有助于未来探测器区分暴胀后情景。
2024-09-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
From Non-Thermal to Thermal: Cosmological Imprints of Self-Interacting Secluded Dark Matter
Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Kolkata(印度科学教育研究所加尔各答分校);Saha Institute of Nuclear Physics (SINP)(萨哈核物理研究所)
本文研究自相互作用隐匿暗物质的热平衡过程,发现其质量下限可较非热场景弱约40%,并给出不同再加热温度下的热暗物质质量下限。
2026-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On finite density effects on cosmic reheating and moduli decay and implications for Dark Matter production
本文研究了Friedmann-Robertson-Walker时空中振荡标量场的微扰阻尼,并考虑了衰减产物与等离子体相互作用对阻尼率的有限密度效应.标量场可以等同于暴胀子,在这种情况下,这个过程会导致宇宙在暴胀后的再加热。它也可以类似于一个模量,在以后的时间里支配宇宙的能量密度。我们发现,阻尼率的有限密度修正可以有一个激烈的热历史的影响,并大大增加,在早期宇宙的最高温度和再加热温度在辐射主导时代的开始。因此,某些候选暗物质的丰度可能比先前估计的要大得多。我们给出了最高温度和再热温度的改进的解析估计,并在一个简单的模型中进行了数值验证。
2014-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Dielectric Haloscopes to Search for Axion Dark Matter: Theoretical Foundations
我们研究了一种新的探测暗物质轴子的方法-电介质晕镜的基本理论。当不同电介质之间的界面处于磁场内时,振荡的轴子场充当电磁波的源,电磁波在垂直于表面的两个方向上出现。发射率可以通过明智地放置多个层以实现相长干涉和通过大的横向面积来提高。从轴子修正的麦克斯韦方程组出发,我们计算了这种新的介质晕圈法的效率。这种技术可以潜在地搜索10- 100 GHz(轴子质量40- 400 $μ$ eV)的未探索的高频范围,其中传统的空腔谐振器难以达到所需的体积。
2017-01-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex