Tachyonic Resonance Preheating in Expanding Universe
本文研究了膨胀宇宙中玻色子三线性$ϕχ^2$相互作用产生的快子共振预热。在$λϕ^4/4$暴胀模型中,三线性相互作用与四腿$ϕ^2χ^2$模型不同,显式地破坏了共形对称性,共振源项变为非周期项,使得Floquet定理不再适用。我们发现产生的$χ$ -粒子的占据数与指数$\sim x^{3/2}$呈非线性指数增长,其中$x$是共形时间.这应该与来自周期性谐振源的预热形成对比,所述周期性谐振源例如由四腿$ϕ^2χ^2$相互作用产生,其中占据数具有线性指数增长。本文提出了一种解析方法来计算非快子散射区相位积累中的干涉项,并指出干涉项的影响会使$x^{3/2}$曲线产生波纹,数值分析证实了这一结果。通过研究$χ$粒子的反反应效应,我们发现在我们的模型中,快子共振预热可以持续足够长的时间,将背景暴胀场$ϕ$的大部分能量转移出去,为混沌暴胀模型中的预热提供了一个有效的模型.
2009-12-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Inflationary dynamics and preheating of the non-minimally coupled inflaton field in the metric and Palatini formalisms
本文在度规和Palatini形式下研究了具有非最小耦合暴胀子场的模型的暴胀动力学和预热。我们发现,在这两种形式中,无论初始条件如何,我们的宇宙都将演化到一个慢卷暴胀时代,然后标量场进入振荡阶段。在Palatini形式中,暴胀结束时标量场的值总是大于度规暴胀结束时标量场的值,并且随着耦合参数$|ξ|$的绝对值的增大,这一点变得越来越明显.在预热过程中,我们发现由于参数共振,暴胀子量子会爆炸性地产生,而暴胀子量子的增长会被逆反应终止。随着$|ξ|$的增加,共振带逐渐接近零动量($k=0$),在度规形式下共振带的结构发生变化,变得越来越宽,而在Palatini形式下共振带的结构仍然很窄.随着$|ξ|$的增加,暴胀子场向涨落场的能量传递效率越来越高,并且在度规形式下,能量传递效率的增长比Palatini形式快得多.因此,暴胀和预热在不同的形式中表现出不同的特征。
2018-01-25 astro-ph.CO gr-qc
Occurrence of Tachyonic Preheating in the Mixed Higgs-$R^2$ Model
最近有人提出,在混合Higgs- $R^2$模型的后暴胀阶段,Higgs场的快子不稳定性可以产生有效的粒子产生。如果满足适当的条件,特别是在类希格斯体系中,它可能完成宇宙的预热。在本文中,我们更深入地研究了这种行为,包括发生的条件,最大效率的分析估计,以及模型参数之间的微调,以完成这种效果的预热的必要程度。我们发现,参数集,导致最有效的快子不稳定性遵守简单的法律在希格斯类政权和$R^2$类政权,分别。然后,我们估计这种不稳定性的效率。特别是,即使在深$R^2$ -类政权与一个小的非最小的耦合,这种效果是足够强的,以完成预热,虽然一个严重的微调是必需的模型参数。我们还估计了需要多少微调才能完成这种效果的预热。结果表明,微调的参数足够的粒子生产至少$ < \mathcal{O}(0.1) $深希格斯类政权与大标量质量,而它是更严重的$\sim {\cal O}(10^{-4})-{\cal O}(10^{-5})$在$R^2$ -类政权与一个小的非最小耦合。
2021-01-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Preheating in radiative corrections to $ϕ^4$ inflation with non-minimal coupling in Palatini formulation
讨论了Palatini公式中由于暴胀子与费米子相互作用对$ϕ^4$暴胀的辐射修正中的预热阶段的影响。在Palatini暴胀中,由于存在较大的非最小耦合,在再加热阶段,场被允许返回到平台区,所以每次振荡的平均状态方程更接近于$-1$而不是$1/3$ .然而,在高原的入侵导致了一种高效的快子不稳定性,能够在不到一个e倍的时间内重新加热宇宙。通过考虑文献中讨论的处方II,在$κ-ξ$的宽范围内,我们计算出光谱指数$n_s$和张量标量比$r$,它们与凯克阵列/BICEP 2和普朗克合作给出的数据相兼容。
2019-12-30 astro-ph.CO
Quintessential Inflation in Palatini Gravity
我们研究一个模型的典型通货膨胀的背景下,Palatini引力。作为一个代表性的例子,我们考虑Peekeen-Vilenkin模型的典型的通货膨胀与一个小的非最小耦合到重力,这是符合最近的普朗克测量。在暴胀结束时,暴胀子场穿过快子区,通过快子预热过程导致爆炸性粒子产生。经过预热后,宇宙开始被暴胀子的动能所控制,并进入一个动能化时期。最终,宇宙的总能量密度变得由辐射主导,导致重新加热。我们发现,该模型预测的再加热温度值$T_{\rm{RH}} \sim \mathcal{O}(10^3 - 10^8) \, \rm{GeV}$,这是显着高于大爆炸核合成的温度。再加热之后,暴胀子场会使精粹势向下滚动,直到它冻结。由于这种精髓直到今天仍然是冻结的,所以在这个场值处的剩余势能能量密度解释了观察到的暗能量密度。
2021-04-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Quantum tachyonic preheating, revisited
本研究采用2PI有效作用量的1/N-NLO截断,通过Kadanoff-Baym方程的量子实时晶格模拟,探究暴胀后快子不稳定性驱动的宇宙再加热过程,明确了相关物理量并研究系统动力学平衡与状态方程。
2024-04-18 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
Non-perturbative production of fermionic dark matter from fast preheating
我们研究了早期宇宙中费米子暗物质的非微扰产生。我们解析地研究了伴随费米子与背景暴胀子场耦合的引力产生机制。后者导致有效费米子质量在预热过程中的变化,并使所得的光谱和丰度对其参数敏感。假设快速预热,完成在小于膨胀哈勃时间和膨胀后的暴胀子场没有振荡,我们发现一个丰富的生产粒子的能量范围从膨胀哈勃率的逆时间的预热。所产生的费米子可以在很宽的参数范围内解释所有观测到的暗物质。作为我们分析的一个应用,我们研究了Palatini Higgs暴胀模型中重Majorana中微子的非微扰产生。
2023-02-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Tachyonic Higgs and the Inflationary Universe
根据目前的测量,标准模型希格斯粒子在高能尺度下会变成快子粒子。希格斯势的这种不稳定状态可以在早期宇宙的高尺度暴胀中实现,可能会带来灾难性的后果。这封信强调了这种配置的一个关键的固有特征,到目前为止仍然被忽视:由快速演化的希格斯场引起的真空中希格斯粒子的产生,由于快子不稳定性而呈指数级增强。这种爆炸性粒子的产生可以迅速消耗希格斯场的能量,即使在暴胀期间也能维持相当高密度的希格斯粒子,并可能在后暴胀宇宙的某些部分引发性质不同的预热。因此,任何对希格斯场在其快子阶段的研究,无论是在暴胀期间还是之后,都必须考虑到这种大量的粒子能量密度,这可能会对这种系统的后续演化产生重大影响。这可能对高尺度暴胀、暴胀后的预热、宇宙微波背景中的可观测信号、引力波和原始黑洞,以及从永恒暴胀到电弱真空亚稳态等更深层次的概念产生重要影响。
2023-01-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Phenomenology of Spillway Preheating: Equation of State and Gravitational Waves
本文研究“溢洪道”通过子粒子微扰衰变提升预热效率的情景,系统扫描参数空间以确定其状态方程,并分析其对 $n_s$、$r$ 及高频引力波谱的影响。
2023-12-05 astro-ph.CO hep-ph
Preheating after Small-Field Inflation
虽然在文献中已经大量研究了混沌和混合暴胀模型后的预热,但在小场暴胀模型中的预热,其中暴胀子势的曲率在暴胀期间为负,仍然较少探索。在这些模型中,在暴胀结束时的快子不稳定性导致了一系列的指数大的增加和\emph{decreases}的暴胀子波动的暴胀子凝聚振荡周围的最小值的潜力。净效应是低动量模式之间的竞争,增长和减少显着,与较高的动量增长少,但也减少less.We模式开发了一个分析描述这个过程,这是类似于隧道通过火山形的潜力量子力学问题。取决于参数,预热可能是如此有效,以至于它在小于一个暴胀子冷凝物的振荡中完成。小场暴胀后的预热也可能在宇宙热化之前伴随着一个长时间的物质主导阶段,这取决于暴胀的能量尺度和暴胀子相互作用的细节。最后,这些模型的另一个特点是,在预热结束时的暴胀子波动的频谱可能会在哈勃尺度附近达到峰值。事实上,因为预热开始时,第二个慢滚参数$|η|$变成了一阶,而第一个慢滚参数$ε$仍然比一小得多,宇宙仍然在预热期间膨胀,初始的快子不稳定性放大的模式离开了哈勃半径。这可能导致大量产生原始黑洞和引力波,其频率在今天自然小到足以落入高灵敏度干涉测量实验所能达到的范围。
2011-04-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-Abelian gauge preheating
本研究针对标量暴胀子与非阿贝尔SU(2)规范场耦合模型的预热过程,提出结合格点规范理论和有限差分法的数值方案,揭示快子不稳定性实现高效预热且受非阿贝尔自耦合抑制,为该类模型预热机制提供数值分析与技术细节。
2018-01-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Effective Action Approach for Preheating
提出一种半经典非微扰方法,通过路径积分和世界线瞬子解计算暴胀后的预热过程,揭示暴胀子振荡驱动的粒子产生机制,并验证其与已有方法的一致性。
2023-10-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Parameters of SUSY-Hybrid Inflation and the Process of Preheating
超对称混合暴胀模型的预热过程一般用参数共振和快子预热两种不同的方法来分析。在一个共同的框架下,我们研究了均匀暴胀子场和非均匀瀑布场的衰减和增长过程。我们发现,在超对称混合F项暴胀中,这两个过程并不是参数无关的,而是一个过程比另一个过程更可取,这取决于瀑布场的参数和傅立叶模的值.暴胀势的参数是由观测到的CMB数据约束的,这些约束有助于我们确定负责这个模型的预热过程。
2012-04-18 astro-ph.CO hep-ph
Parametric resonance after hilltop inflation caused by an inhomogeneous inflaton field
我们研究了山顶暴胀后的预热,其中暴胀子耦合到另一个标量场,例如右手中微子,它提供了一种机制,用于产生正确的初始条件的通货膨胀,也是一个衰变通道的暴胀子,允许再加热和非热leptogenesis。在这种耦合的存在下,我们发现,在快子预热和快子振荡的阶段,在此期间的暴胀子场变得不均匀,可以有一个后续的预热阶段,在那里的波动的其他字段得到共振增强,从初始真空波动的幅度相同的顺序(甚至更大)的暴胀子场。这种共振增强不同于通常的参数共振,因为暴胀子场在增强发生时是不均匀的。我们研究这种效果,使用晶格模拟以及半解析与广义Floquet分析不均匀的背景场。
2016-02-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Preheating in Einstein-Cartan Higgs Inflation: Oscillon formation
本研究通过3+1维经典格点模拟,探究爱因斯坦-嘉当引力下希格斯暴胀的预热过程,发现含Nieh-Yan项的场景中会形成占总能量密度70%的局域振荡子,可能延长物质主导期并产生超出现有探测范围的引力波信号。
2024-02-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Preheating from target space curvature and unitarity violation: Analysis in field space
我们研究了暴胀后弯曲靶空间的粒子产生和幺正性破坏。我们用暴胀子场值代替宇宙时间作为时间变量,导出了产生粒子谱的半经典公式。然后,我们推导出一个简单的条件,在预热过程中,我们确认我们的半经典方法和数值解的幺正违反。这个条件不仅依赖于目标空间曲率,而且依赖于暴胀结束时暴胀子势的高度。例如,这个条件告诉我们,在运行的动力学暴胀和希格斯暴胀中,幺正性被破坏了,而在$α$ -吸引子暴胀和希格斯-帕拉蒂尼暴胀中,幺正性是守恒的。
2021-03-03 astro-ph.CO hep-ph
Multi-field inflation and preheating in asymmetric $α$-attractors
我们分析和比较膨胀和预热过程中的多场动力学的对称和非对称模型的$α$吸引子,其特征在于双曲场空间流形。我们发现,广义(非对称)E-和(对称)T-模型表现出相同的两个领域的动力学在通货膨胀的初始条件范围很广。由此产生的运动可以分解成两个近似单场段连接的一个急转弯场空间。然而,预热的细节可以不同。对于T模型,一个主要的质量尺度主导了旁观者场的波动演化,而对于E模型,由于远离暴胀平台的势的陡峭性,出现了一个竞争的质量尺度,导致对小波数和大波数的参数共振的不同贡献。我们的线性多场波动分析表明,对于高度弯曲的流形,E-和T-模型几乎瞬间预热。对于无质量的场,这总是由于观众场的有效快子放大,使得单场结果不准确。有趣的是,有一个参数窗口对应于$r={\cal O}(10^{-5})$和大量的领域,其中的预热行为是定性和定量不同的对称和非对称的潜力。在这种情况下,由于曲率值的自谐振,E模型可以完全预热,其中T模型中的预热是低效的。这提供了在单场和多场级别上表现相同的模型之间的第一个区别特征。最后,我们讨论了如何描述多场预热双曲流形上确定相关的质量尺度,控制暴胀子和观众的波动,这可以应用于任何$α$吸引模型和超越的增长。
2020-05-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Preheating After Modular Inflation
我们研究(p)再加热模块(闭弦)暴胀的情况下,特别强调卡勒模量/轮盘赌模型。通常假设在这种模型中再加热是通过微扰衰变发生的。然而,我们发现,有非常强的非微扰预热衰变通道相关的特定形状的暴胀子潜在的(这是高度非线性的,有一个非常陡峭的最小值)。通过快子不稳定性和宽带参数共振的组合进行的模块膨胀后的预热,也许是文献中已知的膨胀后预热的最猛烈的例子。此外,我们考虑随后的能量转移到标准模型部门的情况下,标准模型粒子被限制在D 7膜包装的暴胀爆破周期的紧致流形,或者更有趣的是,一个非暴胀爆破周期。我们明确地确定在这两种情况下的暴胀子的衰变通道。我们还考虑了暴胀周期在暴胀结束时收缩到弦尺度的情况;在这里,再加热的场论处理是不够的,必须转向弦的描述。我们估计的衰变率的暴胀和再热温度的各种方案。
2009-12-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Hill crossing during preheating after hilltop inflation
在“山顶暴胀”中,暴胀发生在暴胀子场从接近其势能的最大值(即“山顶”)缓慢地向其最小值滚动时。当暴胀子势与相变相关联时,在此相变期间产生的可能的拓扑缺陷(例如畴壁)在暴胀期间被有效地稀释。通常假设它们在暴胀后也不会重新形成,即暴胀子场停留在“山”的一侧,最终在最小势能附近进行阻尼振荡。在本文中,我们研究的线性和非线性阶段的预热后山顶膨胀。我们发现,在快子振荡阶段的暴胀子场的波动增长足够强大,使暴胀子场形成的位置空间中的区域,它跨越“山顶”对“错误的真空”。我们使用晶格模拟研究这些过冲区域的形成和行为:这些区域形成的不是持久的畴壁,而是类椭圆形结构(即在两个真空之间振荡的局部气泡),这应该包括在山顶暴胀预热的仔细研究中。
2015-06-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Preheating after multifield inflation with nonminimal couplings, III: Dynamical spacetime results
本文总结了我们对多个与引力非极小耦合的标量场组成的暴胀模型中预热的半解析研究。利用本系列论文I的协变框架,我们通过考虑宇宙在预热过程中的膨胀以及耦合度规扰动对粒子产生的影响,扩展了论文II的刚性时空结果。绝热扰动和等曲率扰动由不同的有效质量控制,这些有效质量随非最小耦合的尺度不同,并随时间演化不同。绝热模的有效质量主要由紧接着暴胀后的耦合度规扰动的贡献决定。度规扰动有助于振荡的快子项,增强了早期的绝热模式,这停止了由非最小耦合$ξ_I$的时间尺度上的显着粒子生产。另一方面,等曲率扰动的有效质量主要由场的势和场-空间流形的曲率(在爱因斯坦坐标系中)的贡献决定,它们之间的平衡在由$ξ_I$控制的时间尺度上移动。在论文I和II中,我们确定不同的行为取决于非最小耦合是否小($ξ_I \lesssim {\cal O} (1)$),中间($ξ_I \sim {\cal O} (1 - 10)$),或大($ξ_I \geq 100$)。
2018-01-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-thermally trapped inflation by tachyonic dark photon production
我们证明了在U(1)$_{\rm H}$规范对称性下荷电的暗Higgs场,如果暗光子是由轴子凝聚体通过快子预热产生的,那么暗Higgs场将长时间被囚禁在原点.被捕获的暗希格斯粒子可以驱动晚期暴胀,产生大量的熵。与热膨胀不同,暗希格斯势不需要非常平坦,因为暗希格斯的有效质量会被动量极低的暗光子的大场值所增强。在暴胀之后,暗希格斯粒子衰变为大量的暗光子,暗光子通过动力学混合进一步衰变为SM粒子。我们表明,一个可行的参数空间的很大一部分是在未来的暗光子的实验搜索,因为动力学混合是有界的成功再加热。当暗光子的质量不是Stückelberg质量,而是由Higgs机制产生时,我们还讨论了Schwinger效应对暗光子产生的阻碍作用.这种非热陷胀可以应用于其他宇宙学场景,如早期的暗能量,被称为哈勃张力的解决方案之一。
2021-11-22 astro-ph.CO hep-ph
QCD-sourced tachyonic phase transition in a supercooled Universe
在准共形标准模型扩展中提出新引力波产生机制,以U(1)₍B-L₎模型为例,发现气泡渗流低效时顶夸克凝聚触发快子相变,预热宇宙且引力波信号在多数参数空间可被未来观测站探测。
2025-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Hybrid inflation and gravitational waves from accidentally light scalars
本文构建了一个由辐射修正产生暴胀子势的混合暴胀模型,通过快子瀑布场结束暴胀,并预测了其产生的引力波可被未来实验或脉冲星计时阵列探测到。
2024-11-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Postinflationary vacuum instability and Higgs-inflaton couplings
Higgs-暴胀子耦合在早期宇宙的Higgs场动力学中起着重要的作用。即使是在回路水平上产生的微小耦合,也会对电弱真空的命运产生巨大的影响。这种希格斯-暴胀子相互作用在实际的再加热模型中存在于三线性和四次水平。在这项工作中,我们研究的希格斯动力学在预热时期,专注于参数和快子共振的影响。我们在研究中使用晶格模拟和其他数值工具。我们发现,共振可以诱导大的波动的希格斯场不稳定的电弱真空。因此,我们的考虑提供了一个上界的希格斯粒子和暴胀子之间的四次和三线性相互作用。我们的结论是,存在一个有利的范围内的希格斯场是稳定的,在通货膨胀和预热时期的耦合。
2022-04-05 astro-ph.CO hep-ph
Preheating with deep learning
针对暴胀后预热模型模拟因规范相互作用产生大量紫外模式导致计算成本极高的问题,本研究利用CNN-LSTM时间序列分析预测粒子数流演化,将模拟的时间与计算资源需求降低数个数量级。
2024-07-11 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
Cosmology in theories with spontaneous scalarization of neutron stars
在Damour和Esposite-Farese提出的中子星自发标量化模型中,广义相对论分支变得不稳定,从而引发标量场$ϕ$向标量化分支的快速增长.应用这种情况下的宇宙学,有致命的快子不稳定性的$ϕ$膨胀和物质的主导地位是不兼容的太阳系约束今天的字段值$ϕ_0$。在$ϕ$和暴胀子场$χ$之间存在四点耦合$g^2 ϕ^2 χ^2/2$的情况下,安森等人认为,正质量的平方大于哈勃膨胀率的平方,导致暴胀期间$ϕ$的指数抑制,并且即使在辐射主导时期之后$ϕ$增长,$ϕ_0$也可以保持很小。对于几种近似为$V(χ)=m^2 χ^2/2$的暴胀子势,我们详细研究了$ϕ$在再加热过程中以及其他宇宙学时期的动力学行为。对于一定范围的耦合$g$,均匀场$ϕ$可以在暴胀子的相干振荡过程中被参数共振放大。在Hartree近似下计算产生的粒子的逆反应,在预热过程中达到的最大值$ϕ$明显小于没有逆反应时得到的值。我们还发现,$g$符合太阳系边界上的$ϕ$在再加热结束时的最小值的顺序为$10^{-5}$,因此有一个广泛的可接受的值的$g$。因此,Anson等人提出的方案自然导致$ϕ$的可行宇宙学演化与局部引力约束一致,而不修改标量化中子星的性质。
2023-02-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Formation and Decay of Oscillons in Einstein-Cartan Higgs Inflation
Departamento de Física Teórica and Instituto de Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS-UCM), Universidad Complutense de Madrid(马德里康普顿斯大学理论物理系与粒子与宇宙物理研究所(IPARCOS-UCM))
本文探讨了Einstein-Cartan引力框架下Higgs inflation的预热阶段,分析了非平衡演化及震荡子的形成与衰减机制,揭示其对宇宙热史和引力波的影响。
2026-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Equation of state during (p)reheating with trilinear interactions
University of Basel(巴塞尔大学);Universitat de Valencia (UV)(瓦伦西亚大学);Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC)(西班牙国家科学研究委员会);Universitat de Barcelona(巴塞罗那大学)
研究(p)reheating期间方程状态的变化,通过三线性相互作用,分析宇宙膨胀后期的方程状态演化及对CMB观测预测的影响。
2026-05-13 astro-ph.CO