The Standard Model Higgs Boson-Inflaton and Dark Matter
标准模型希格斯玻色子可以作为慢卷暴胀模型的暴胀子场，只要它表现出与引力标量曲率的大的非最小耦合。希格斯玻色子的自相互作用及其与作为暗物质来源的标准模型单重标量的耦合受到宇宙学的约束。这些界限，可能比那些由真空稳定性和微扰平凡性单独产生的界限更严格，仍然允许希格斯玻色子的质量值，这应该是在大型强子对撞机访问。随着希格斯玻色子与暗物质的耦合增强，与宇宙学数据一致的较低的希格斯玻色子质量值是允许的。
2009-06-30 hep-ph
The Inflaton Portal to Dark Matter
我们认为暴胀子是暗区的一部分，并与标准模型相互作用的可能性，通过门户网站与重复杂的标量场在平衡与标准模型在高能量的相互作用。暴胀子和暗物质被封装在一个单一的复杂的领域和两个标量部门下不同的（近似）全球U（1）的收费，这样的暗物质，以及可见的赝标量被认为是相对较轻的，作为伪南武-戈德斯通玻色子的理论。暗物质遗迹密度由通过暴胀子入口的冻结产物填充。特别是，在再加热后，由于普朗克对暗四次耦合的严格约束，暴胀子衰变产生的暗物质自然被抑制，因此保留了任何初始条件调谐的非热场景。
2017-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Inflaton Dark Matter
我们讨论了标准模型（SM）的一个最小的扩展，其中一个单一的实标量场作为暴胀子和暗物质。相应的拉格朗日量包含了暴胀子场的可重整化相互作用。量子效应通常会引起与重力的非最小耦合，这有助于与普朗克约束一致的暴胀。暴胀后产生的大部分暴胀子量子必须转化为SM辐射，重新加热宇宙，其余的仍然是今天的暗物质。我们考虑了暴胀暗物质的热产生和非热产生。在非热的情况下，我们考虑集体效应的帮助下，晶格模拟。结合分析和数值计算的结果与幺正性的考虑，我们发现，暴胀子暗物质模型是可行的，只有在热的情况下，暴胀子质量是近一半的希格斯质量。
2022-05-27 astro-ph.CO hep-ph
In Search of Large Signals at the Cosmological Collider
我们在原始双谱中寻找新物理重粒子的振荡信号，这些重粒子明显大，可用于下一代大尺度结构（LSS）调查。我们表明，在普通的通货膨胀的情况下，一个缓慢的滚动暴胀产生密度波动，并没有打破标度不变性或时空对称性，有没有自然的大信号，除非滚动暴胀产生宇称奇重粒子的化学势。我们通过观察估计该信号的可访问性。虽然目前的CMB数据在最乐观的情况下已经很敏感，但未来的探测，包括LSS调查和21厘米观测，可以覆盖模型空间的有趣区域。
2019-10-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark matter production and reheating via direct inflaton couplings: collective effects
我们研究标量暗物质生产和再加热通过重整化暴胀子耦合，其中包括四次和三线性相互作用。这些过程往往取决于集体效应，如共振，逆反应和产生的粒子的再散射。考虑到这些因素，我们进行晶格模拟，并绘制出参数空间产生正确的（非热）暗物质密度。我们发现暴胀子-暗物质系统在预热过程中已经可以在非常小的耦合下达到准平衡态，在这种情况下，暗物质丰度变得与暴胀子-暗物质耦合无关，并由一个普适公式描述。暗物质很容易过度产生，即使是微小的直接暴胀子耦合值也足以得到宇宙的正确组成，这再次证实了它们在宇宙学中的重要性。
2021-10-10 astro-ph.CO hep-ph
Probing the parameter space for an MSSM inflation and the neutralino dark matter
最小超对称标准模型中的平坦方向LLe和udd为成功的暴胀提供了所有必要的成分，其中标量密度扰动的振幅是正确的，重力波可以忽略不计，2 σ观测范围内的谱倾斜为0.92 \leq n_s \leq 1.0。在本文中，我们探讨了最小超引力模型中的热冷暗物质丰度与暴胀的可用参数空间。值得注意的是，对于暴胀子，这是一个组合的squarks和sleptons，有一个stau中性伴子共湮没区以下的暴胀子质量500 GeV的观测到的密度扰动和倾斜的频谱。对于这样低质量的暴胀子，LHC能够在其运行的短时间内发现暴胀子候选者。暴胀也是兼容的焦点区域开放的暴胀子质量以上TeV。我们证明了在SO（10）中嵌入MSSM可以自然地有利于这个区域。
2007-02-11 hep-ph
A brief note on how to unify dark matter, dark energy, and inflation
研究了暴胀、暗能量和暗物质统一为暴胀标量场场$ϕ$的情况。暴胀子被认为是重中微子的标量伙伴--超中微子。我们确定了避免引力子问题和不具有可忽略的等离子体效应所需的条件，并得到了超中微子耦合的允许范围。
2007-06-15 hep-ph
Radiative Production of Non-thermal Dark Matter
我们比较暗物质的生产从热浴在早期宇宙通过膨胀衰变的直接生产。我们表明，即使暗物质不与暴胀子直接耦合，标准模型循环过程也可能足以产生正确的遗迹丰度。
2019-01-14 hep-ph
Non-thermal Production of PNGB Dark Matter and Inflation
伪南武-戈德斯通玻色子（pNGB）是暗物质的天然候选者，因为它避免了严重的直接检测界限。在本文中，我们表明，pNGB有另一个不同的和有趣的面对一个更高的对称性破缺规模。这种大的对称性破缺是由标准模型之外的各种物理学激发的。在这种情况下，pNGB相互作用由于Nambu-Goldstone性质而被抑制，并且即使在足够大的门户耦合下，冻结生产也不起作用。然后，我们研究了pNGB暗物质遗迹丰度从平衡生产通过微弱的希格斯门耦合。进一步探讨了对称破缺标量在pNGB模型中起暴胀子作用的可能性。暴胀子和暗物质统一在一个场中，暴胀子衰变产生pNGB是不可避免的。对于这些非热产生的pNGB暗物质的遗迹丰度和成功的暴胀，我们发现，暗物质的质量应该小于几个GeV的再加热温度和暴胀子质量的宽范围内。
2021-02-04 hep-ph
Superheavy Dark Matter and Parametric Resonance
基于暴胀宇宙，我们提出了一种产生超重暗物质的新方案。在我们的方案中，暴胀子同时耦合到玻色子和稳定的费米子。虽然费米子是由暴胀后的暴胀子衰变产生的，但暴胀子的能量密度几乎都通过参量共振传递到辐射中，从而导致大量的玻色子产生。我们证明了由暴胀子衰变产生的费米子可以是超重暗物质，其丰度与临界密度相一致。我们还提出了两个明确的模型作为例子，我们的方案可以实现。一个是软破超对称理论。另一种是假定中微子质量矩阵的“单重态马约子模型”。后一个例子可以同时解释中微子振荡数据和观测到的重子不对称性，在目前的宇宙通过leptogenesis方案。
1999-01-22 hep-ph
Dark photon dark matter from charged inflaton
我们提出了一个在暴胀过程中产生矢量暗物质的方案，其中包含一个复杂的暴胀子场，该暴胀子场在暗规范场下带电，并且具有对称性破缺势。当暴胀子场滚向全局最小势能时，暗光子变得巨大，其质量可以大于暴胀期间的哈勃尺度。所产生的暗光子的量子涨落的累积能量给出了观测到的暗物质的遗迹密度，其参数范围很广。根据参数的不同，横模或纵模或它们的组合可以产生观测到的暗物质遗迹能量密度。
2020-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Unitary inflaton as decaying dark matter
我们考虑了具有二次和线性非最小耦合的单态标量场（sigma场）的暴胀模型，其中在普朗克尺度下保证了么正性。我们假设σ场的$Z_2$对称性被Jordan标架中的标量势所遵守，但它被量子引力引起的线性非最小耦合所破坏。我们讨论了线性非最小耦合对从暴胀到低能的各种动力学的影响，例如相当大的张量-标量比，具有四次势优势的新的再加热过程，以及低能中被抑制的物理参数等。线性非最小耦合导致西格玛场通过能量的迹线与标准模型的线性耦合。爱因斯坦坐标系中的动量张量因此，考虑到作为一个衰减的暗物质的西格玛场，我们认为非热生产机制的暗物质从希格斯和暴胀子凝聚体的衰变，并显示参数空间，是兼容的正确的遗物密度和宇宙学约束。
2019-10-29 hep-ph
Gravitino Dark Matter from Inflaton Decay
我们讨论了一个方案，即引力子产生的非热的暴胀衰变构成暗物质在目前的宇宙。我们发现，这种情况下实现了宽范围的暴胀子质量和真空的期望值。有趣的是，引力子暗物质在物质辐射相等的情况下，可以有一个相对较大的自由流长度，这一点可以通过对类星体-星系强透镜系统的进一步观测来探索。
2007-08-09 astro-ph hep-ph hep-th
Inflation and de Sitter Thermodynamics
我们考虑暴胀宇宙的准德西特几何。我们计算了缓慢滚动的背景标量场通过准德西特视视界的能流，并将其设为熵的变化（面积的1/4）乘以温度，dE=TdS。值得注意的是，这个热力学定律再现了滚动标量场的弗里德曼方程。通过准德西特几何视界的缓慢滚动场的通量类似于滚动标量场对黑洞的吸积，我们也分析了这一点。接下来，我们加入暴胀子涨落，产生标量度量扰动。度规扰动导致面积熵的变化。同样，方程dE=TdS与波动再现线性化的爱因斯坦方程。在这幅图中，只要爱因斯坦方程成立，全息术就不会在暴胀期间对量子场论施加限制。由于累积的度规扰动，暴胀期间的视界面积随色散随时间增加而随机摆动。我们将结合通货膨胀的随机描述来讨论这一点。我们还讨论了de Sitter视界的“热罐”图中暴胀子涨落的不稳定性问题。
2002-12-30 astro-ph gr-qc hep-ph
Gravitational Waves From Dark Sectors, Oscillating Inflatons, and Mass Boosted Dark Matter
来自动态标量场组态的引力波特征为早期宇宙提供了一个引人注目的观测窗口。在这里，我们确定有趣的连接之间的暗物质和标量场发射引力波，无论是通过一阶相变或膨胀后振荡。为了研究一阶相变中的引力波，我们研究了一个由重标量场耦合到矢量场和费米子场的简化模型。然后我们计算了由暴胀子场组态在E模型和T模型暴胀后振荡产生的引力波谱。其中一些引力波特征可以被未来的大爆炸天文台发现，尽管一般来说，我们发现MHz-GHz频率的引力波灵敏度对于发现最重的暗区至关重要。有趣的是，我们发现，标量经历相变，随着E-模型和T-模型的潜力，可以推动后期的暗物质质量提升，并产生普朗克质量的暗物质。对于相变和振荡暴胀子，最大的暗物质质量增加对应于更高振幅的随机引力波背景。
2021-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Phenomenology of a Pseudo-Scalar Inflaton: Naturally Large Nongaussianity
混沌暴胀的许多受控实现都使用了伪标量轴子。伪标量场通过c \tilde{F}自然地耦合到规范场。在这种耦合存在下，规范场量子大量地由滚动暴胀子产生。产生的规范量子，反过来，通过逆衰变的源暴胀子波动。这些新的宇宙学扰动与“真空”扰动不相干地叠加，并且是高度非高斯的。这提供了一个自然的机制，以产生大的非高斯性在单场或多场慢卷膨胀。由此产生的现象学签名是非常独特的：大的非高斯（近）等边形状，除了可检测到的大值的标量谱倾斜和张量标量比（都是典型的大场膨胀）。WMAP对非高斯性的约束意味着赝标暴胀子与任何规范场的耦合c必须小于10^{2} M_p^{-1}。
2011-02-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Growth of Inflaton Perturbations and the Post-Inflation Era in Supersymmetric Hybrid Inflation Models
结果表明，混合暴胀可能以暴胀子场的非拓扑孤子的形成而结束。作为超对称混合暴胀模型中后暴胀时代和再加热的第一步，我们研究了超对称混合暴胀模型的经典标量场方程，并利用半解析方法分析了场的空间依赖性。以最小D项暴胀模型为例，利用全单圈有效势，得到了从慢滚到U（1）_{FI}破缺相变的暴胀子场演化.在空间相干U（1）_{FI}对称破缺的情况下，引入了对应于量子涨落的暴胀子空间微扰.发现主微扰的最大增长仅取决于超势耦合λ与规范耦合g的比值。当λ/g > 0.09时，暴胀子凝聚分裂为非拓扑孤子.讨论了在完全现实的超对称混合暴胀模型中非拓扑孤子形成的可能后果。
2003-06-02 astro-ph hep-ph
Inflaton dark matter from incomplete decay
我们表明，暴胀子场的衰变可能是不完整的，但成功地重新加热宇宙，并留下一个稳定的残余物，占目前的暗物质丰度。我们特别注意到，由于暴胀子衰变产物的质量是依赖于场的，人们可以构建模型，赋予适当的离散对称性，其中暴胀子衰变在后期被运动学禁止，并且只发生在暴胀后场振荡的初始阶段。我们表明，这足以确保过渡到辐射主导的时代，暴胀子粒子通常热化的过程中。它们最终分离并冻结，产生热暗物质遗迹。我们讨论了这种通用机制的可能实现一致的宇宙学和粒子物理学的情况下，单场和混合通货膨胀。
2015-01-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Graviton- and Inflaton-mediated Dark Matter Production after Large Field Polynomial Inflation
该研究在大场多项式暴胀框架下探讨狄拉克暗物质产生，发现引力子介导过程可主导产生，并揭示暗物质质量与重加热温度间的非平凡关系。
2025-01-24 astro-ph.CO hep-ph
The Inflaton Portal to a Highly decoupled EeV Dark Matter Particle
我们探讨的可能性，暗物质遗迹丰度产生的背景下，暴胀子是唯一的调解人之间的可见和隐藏的部门，我们的宇宙。由于暴胀子场的质量相对较大，这样的入口导致暗区和可见区之间的相互作用非常微弱，这表明暗区不能与可见区达到任何热平衡。在暴胀子的衰变填充了这两个扇区之后，一个重的暗物质粒子在暗扇区内热扩散。随后，一个较轻的暗粒子，其衰变宽度被暴胀子传播子自然抑制，在支配宇宙的能量密度后衰变到可见光区。这一过程通过在可见光区注入熵来稀释暗物质残余物的密度。我们表明，膨胀质量的$\mathcal{O}(10^{13})$ GeV与耦合的顺序一是完全兼容的暗物质遗迹丰度$Ωh^2\sim 0.1$。作为该模型的一个一般特征，熵稀释机制伴随着早期物质支配的时期，这修改了容纳普朗克数据所需的暴胀e倍的数量。此外，暴胀子与暗区和可见区的耦合会对暴胀势能产生环路贡献，这可能会破坏暴胀轨迹的稳定。考虑到所有这些互补的约束，我们表明，在一个平台的通货膨胀的情况下，如$α$吸引模型，暴胀可以构成一个可行的调解人之间的可见部门和$\sim 10$ EeV的暗物质候选人。此外，我们表明，改进后的张量标量比和光谱指数的约束可能会排除这种暗物质的情况下，在未来。
2019-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Inflation and classical scale invariance
BICEP 2对CMB中原始张量模的测量表明宇宙膨胀是由于一个缓慢滚动的反普朗克值的暴胀子，并为不存在大的$M_{\rm P}$诱导算子提供了进一步的实验证据。我们表明，经典的标度不变性解决了这个问题，并允许一个非常简单的无标度暴胀子模型没有任何规范组。由于trans-Planckian暴胀子值和VEV，动力学诱导的Coleman-Weinberg型暴胀子势的模型可以预测张量标量比$r$在一个大的范围内。精确测定$r$在未来的实验将允许测试所提出的领域理论框架。
2014-12-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Challenges for Inflaton Dark Matter
我们研究了一个有趣的可能性，一个单一的领域是负责通货膨胀和暗物质，集中在最小的设置，其中通货膨胀是由一个标量耦合曲率。我们详细研究了再加热过程中，在这个框架内，这主要是在一个四次潜力的粒子生产，并区分热和非热暗物质的选项。在非热的情况下，再加热受到逆反应和再散射的阻碍，使得这种可能性不切实际。另一方面，热化的暗物质是可行的，然而幺正性束缚迫使暴胀子质量进入一个接近希格斯质量一半的狭窄窗口。
2021-08-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for dark Higgs inflaton with curvature couplings at LHC experiments
我们分析了曲率修正的暗Higgs暴胀模型，并探讨了通过LHC粒子物理实验检验其预言的可能性。我们表明，具有曲率修正的暗希格斯暴胀模型受到当前宇宙学观测的强烈支持。这个模型的宇宙学预言，包括暗Higgs耦合常数的量子修正和再加热温度估计的不确定性，导致暗Higgs质量为$m_ϕ=0.919 \pm$ 0.211 GeV，混合角为$θ=1.492 \pm$ 0.045（CL为68%）。在13 TeV LHC上，在积分亮度光度为3ab $^{-1}$的条件下，对FASER和MAPP-1实验在95% CL宇宙学置信区间内对暗Higgs暴胀子质量和混合角的探测范围进行了评估，假设探测效率为100%.我们的结论是，暗希格斯暴胀模型与曲率修正是一个引人注目的暴胀的情况下，粒子物理理论的基础上，目前的宇宙学测量，在LHC的黑暗希格斯玻色子搜索留下印记青睐。
2021-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Moduli rolling to a natural MSSM with gravitino dark matter
我们提出了引力介导超对称破缺情形下的引力子暗物质。引力子和其他超粒子之间的质量等级可以通过超对称破缺场的非平凡凯勒度规来实现。作为一个具体的模型，我们考虑了五维超引力模型，其中的模量是稳定的，然后其中一个模量诱导慢卷暴胀。发现引力子和希格斯玻色子玻色子质量的残余丰度在允许的范围内，不需要进行严格的微调。
2015-08-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Matter from the Inflaton Field
我们提出了一个模型，暴胀和暗物质发生通过一个单一的标量场φ。在不引入任何新参数的情况下，我们能够使用标量场φ来统一暴胀和暗物质，该标量场φ在早期解释暴胀，而在低能量下给出暗物质WIMP粒子。在暴胀之后，我们的宇宙必须被重新加热，在暗物质出现之前，我们必须有一个长时期的辐射主导。典型的暴胀子在其势能的最小值附近振荡时衰变。如果暴胀子衰变不完全或不充分，那么暴胀子在再加热后的剩余能量密度必须被微调，以给出正确数量的暗物质。这里的一个基本特征是，暗物质-Inflaton粒子是在低能量下产生的，没有微调或新的参数。这个过程使用与暴胀子衰变相同的耦合g。一旦场φ变得非相对论性，它将像任何WIMP粒子一样解耦，因为n_phi是指数抑制的。暗物质的正确数量决定了横截面，我们在耦合$g$和质量为φ的$m_o$之间有一个约束。我们提出的统一方案有四个自由参数，其中两个是由四次项的暴胀参数λ和质量m_o给出的标量势V（φ）。另外两个参数是暴胀子phi和标量场varphi之间的耦合$g$以及varphi和标准模型粒子psi或chi之间的耦合h。这四个参数已经存在于膨胀和再加热过程的模型中，而没有考虑暗物质。因此，我们的统一方案不增加参数的数量，它实现了暴胀子和暗物质之间的免费统一。
2012-01-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Scalar dark matter production from the inflaton
本文在宇宙暴胀的最小设定下，研究了通过直接耦合暴胀子场或纯引力相互作用产生标量暗物质候选者的机制，探讨了结构形成与暗物质等曲率扰动带来的宇宙学约束，并给出了等曲率功率谱的新解析表达式。
2023-09-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Lepton number asymmetry via inflaton decay in a modified radiative seesaw model
我们提出了一个在辐射中微子质量模型中产生重子数不对称性的非热方案，该模型被修改以实现早期宇宙的暴胀。在这种情况下，暴胀子在中微子质量和轻子数不对称性的产生中起着至关重要的作用。轻子数不对称性首先通过暴胀子的直接衰变在暗物质区产生。它通过暗物质湮灭转移到轻子扇区，然后由于闪锌矿相互作用而转化为重子数不对称性。所有的中微子质量、重子数不对称性和暗物质都通过暴胀子紧密地联系在一起。
2015-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Relic Gravity Waves and 7 keV Dark Matter from a GeV scale inflaton
研究了在含有光暴胀子$χ$的模型中7 keV无菌中微子暗物质（DM）的产生机制，它是标度不变性破缺的信使.在这个模型中，暴胀子除了为标准模型（SM）粒子提供再加热外，还直接衰变为无菌中微子。后者是负责积极的中微子振荡通过跷跷板式I型喜欢的公式。虽然这两个不育中微子也可能在原始等离子体中产生轻子不对称性，从而解释宇宙的重子不对称性，但第三个最轻的中微子可能为7 keV，并作为DM。对于这种机制的工作，暴胀子的质量必然是轻的（0.1-1 GeV），并且唯一地决定了它的属性，这允许测试模型。对于粒子物理学实验，这些是：暴胀子寿命（$10^{-5}-10^{-12}$ s），B介子到K介子和暴胀子的部分衰变宽度（$10^{-6}-10^{-4}$）和暴胀子分支成轻SM粒子的比率，就像相同质量的SM希格斯玻色子一样。对于宇宙学实验，这些是：纯量扰动的谱指数（$n_s\simeq0.957-0.967$），以及暴胀时产生的张量扰动量（张量与纯量之比$r\simeq0.15-0.005$）。
2015-01-29 astro-ph.CO 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
Warm Little Inflaton becomes Cold Dark Matter
我们提出了一个模型，在那里的暴胀子可以自然地占所有的暗物质在宇宙中的暖膨胀范式。特别是，我们表明，温暖的小Inflaton场景的对称性（i）避免大的热和辐射校正的标量势，（ii）允许足够强的耗散效应，以维持在膨胀过程中的辐射浴，成为占主导地位的慢滚制度结束时，和（iii）使一个稳定的暴胀子残余在后暴胀时代。后者表现为暗辐射，直到参数化之前的物质辐射平等，导致一个不可忽略的贡献的有效数量的相对论性自由度在核合成，成为宇宙中占主导地位的冷暗物质组成部分的暴胀子质量在$10^{-4}-10^{-1}$ eV范围。冷暗物质等曲率扰动，反相关的主要绝热组件，提供了一个吸烟枪，这种情况下，可以在不久的将来进行测试。
2019-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Classical inflaton field induced creation of superheavy dark matter
在一个具有耦合g^2 X^2 <$^2/2的慢卷m_x^2 <$^2/2暴胀模型中，我们用解析和数值方法计算了超重暗物质（X）与暴胀子场耦合时的产生。我们发现，质量高达1000 H_i（H_i是哈勃膨胀率在暴胀结束时的值）的X粒子可以产生足够的丰度，在今天具有宇宙学意义。这意味着超重暗物质的质量可能达到10^{-3}普朗克质量。我们还推导出一个简单的公式，可以用来估计粒子生产的结果，量子场的相互作用与一般类的均匀的经典领域。最后，我们注意到暴胀子场和引力场对X场的联合作用使得产生是g ^2的非单调函数。
1998-09-23 astro-ph hep-ph
Inflaton freeze-out
我们研究的可能性，暴胀后，暴胀子达到热平衡与标准模型热浴，并最终冻结在非相对论制度。当暴胀子衰变是（非热）暗物质的唯一来源时，它的残余密度会自动被抑制。我们划定参数空间导致正确的暗物质丰度。该模型允许一个显着的希格斯-暴胀子耦合，这可能会导致不可见的希格斯衰变成暴胀子对在大型强子对撞机。
2022-08-29 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal leptogenesis with distinct CP violation and minimal dark matter
我们展示了中微子质量，重子不对称性，暗物质和暴胀的统一方案。除了一个费米子三重态的所谓最小暗物质，我们扩展了标准模型的三个重场，包括标量单线态，费米子三重态和费米子单线态/希格斯三重态。在不破缺的$Z_2^{}$离散对称性下，重标量单线态（预计会导致暴胀）和暗物质费米子三线态是奇数，而其他场都是偶数。重费米子三重态提供了一个三级的III型跷跷板，然后通过暗物质费米子三重态介导了暴胀子的三体衰变为标准模型的轻子和希格斯偶态。重费米子单重态/希格斯三重态不仅导致树能级上的I/II型跷跷板，而且在单圈能级上对暴胀子衰变也有贡献。在这种情况下，I/II型跷跷板包含轻子扇区中的所有物理CP相，因此由暴胀子衰变引起的非热轻子生成的CP破坏恰好来自中微子质量矩阵的虚部。
2016-12-20 hep-ph
Momentum distribution of dark matter produced in inflaton decay: effect of inflaton mediated scatterings
暴胀后的再加热是一种广泛讨论的暗物质（DM）非热产生机制。在这种情况下，产生的DM粒子的动量分布通常被认为是在再加热时获得的，由于宇宙的膨胀，在稍后的时间里发生了红移。然而，由于在这种情况下DM和标准模型（SM）场都耦合到暴胀子，DM粒子必然经历自散射以及与SM浴的弹性和非弹性散射反应，所有这些都通过$s-$通道或$t-$通道暴胀子交换进行。我们计算的DM粒子的动量分布，包括这些散射的影响，并发现，分布可以显着改变，即使DM保持非热在整个宇宙演化。我们观察到，如果暴胀子主要耦合到SM希格斯玻色子玻色子通过重整化的相互作用，然后再加热温度和暴胀子质量在TeV尺度导致一个大的影响从散射过程中，DM暴胀子耦合的DM密度的限制。散射效应被发现是敏感的再加热过程的持续时间-更大的持续时间，更多的动量模式被填充在再加热，导致增强的散射概率。我们还获得了自由流长度的DM使用由此产生的非热动量分布，它可以用来估计的影响的莱曼- $α$约束DM质量。据观察，在所考虑的情况下，包括散射效应可以减少DM的平均速度在物质辐射平等，其自由流动的长度，由高达一个因素的$40$，从而使在暴胀衰变产生的光DM的约束显着减弱。
2022-08-12 astro-ph.CO hep-ph
Right-Handed Neutrino Production by an Axion-like Inflaton: Implications for Leptogenesis
School of Physics, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）
研究轴子样暴胀子产生右手型中微子及对非热轻子生成的影响，通过统一处理暴胀和预热中马约拉纳费米子产生，计算不同衰变极限下丰度，阐明相关基的关系，确定与重子不对称一致的参数区域。
2026-07-16 astro-ph.CO hep-ph
Higgs boson induced reheating and ultraviolet frozen-in dark matter
早期宇宙的再加热阶段是所有暴胀模型的重要组成部分，在此期间不仅产生标准模型（SM）量子，而且还可以揭示暗物质的产生。在这项工作中，我们探讨了一类再加热模型，其中再加热是由膨胀子$ϕ$与SM希格斯玻色子${\textbf h}$的立方相互作用引起的形式为$g_{hϕ} M_{\rm Pl} ϕ|{\textbf h}|^2$采用$α$ -吸引子T-模型的膨胀。假设暴胀子作为背景场，这种相互作用意味着希格斯玻色子的$ϕ$依赖的质量项和再加热效率的非平凡相空间抑制。因此，再加热时间延长，SM热浴的最高温度降低。特别地，由于暴胀子场的振荡，$ϕ$依赖的希格斯玻色子质量导致破缺和未破缺的电弱规范对称性的相位之间的周期性跃迁。这些快速的相变的后果进行了详细的研究。在暴胀子背景存在下的纯引力再加热机制，即，对于$g_{hϕ}=0$，也进行了研究。事实证明，即使它可以占总生产SM辐射的情况下，$g_{hϕ}$，其贡献的再加热是次显性的范围内考虑的$g_{hϕ}$在这项工作中。作为暗物质的候选者，一个大质量的阿贝尔矢量玻色子$X_μ$被认为是暗物质。讨论了$X_μ$的各种产生机制，包括（i）来自暴胀子背景的纯引力产生，（ii）来自SM量子的引力冻结，（iii）通过dim-5有效算符的暴胀子衰变，以及（iv）通过dim-6有效算符的希格斯门冻结和希格斯衰变。正确描述观察到的遗迹丰度的参数已经确定。
2023-02-23 hep-ph
Non-thermal Origin of Asymmetric Dark Matter from Inflaton and Primordial Black Holes
研究了由以非热起源为主的右手中微子（RHN）的非平衡CP破坏衰变产生重子和暗物质（DM）的可能性。虽然RHN及其较重的伙伴可以通过I型跷跷板机制参与轻中微子质量的产生，但RHN衰变到暗区和可见区可以同时产生各自的不对称性。RHN的非热源是暴胀子的{ \bf（a）}壳层衰变和超轻原初黑洞（PBH）的{ \bf（b）}蒸发。在这两种情况下建立完整的玻尔兹曼方程组后，我们约束粒子物理设置的参数空间，以及暴胀子和PBH扇区，以产生正确的（不对称的）DM丰度和重子不对称性，同时与其他相关的宇宙学界限一致。情景{ \bf（a）}将DM和重子不对称性的共同起源与暴胀后通过暴胀子衰变产生的RHN的再加热联系起来，而在情景{ \bf（b）}中，我们发现，与纯热情景相比，在存在适当质量和初始分数的PBH时，重子和DM丰度增强。虽然最小的设置本身是非常具有预测性的观测结果，紫外线完成的黑暗部门的细节可以提供几个互补的探针。
2022-02-24 astro-ph.CO hep-ph
The Decay of Dark-Matter Inflatons Can Produce Very Energetic Cosmic Rays
我们已经证明，质量计算为$10^{10}\GeV$量级的暴胀子可以构成暗物质的主要部分。它们可以衰变成中微子和反中微子，其寿命比宇宙的年龄要长。我们在这里表明，这些中微子可以引起广泛的空气簇射的初级能量谱的局部颠簸。该结构将出现在初级质子$\sim 5\times 10^{19}\GeV$的预期GZK截止能量处的陡降光谱之上。补偿小截面所需的通量原则上是可以获得的，远距离结构也可能是重要的源，在目前的实验中可能观察到这样的事件。
1999-10-05 astro-ph hep-ph
Split neutrinos - leptogenesis, dark matter and inflation
我们提出了一个简单的框架来分裂中微子，稍微偏离tribimaluminium混合-其中两个中微子是Majorana类型，提供热leptogenesis。狄拉克中微子与一个微小的汤川耦合解释了原初暴胀和宇宙微波背景辐射，其中暴胀子是规范不变的平坦方向。观察到的重子不对称性和暴胀的规模与观察到的反应堆角度密切相关，这可以通过LHC和无中微子双β衰变实验进一步限制。该模型还提供了最轻的右手sneutrino作为一部分的暴胀子是暗物质的候选者。
2012-01-30 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
Two phase reheating: CMB constraints on inflaton and dark matter phenomenology
我们提出了一个两阶段的再加热的情况下，初始预热动态描述的有效动态，然后由标准的微扰再加热。一些重要的普遍的晶格模拟结果在预热过程中已被认为是我们的两相动力学的关键输入。在此框架下，我们得到了暴胀子与再加热场耦合的详细唯象约束，以及由CMB约束的暴胀标量谱指数表示的暗物质参数。据观察，传统的再加热方案一般预测的最大再加热温度$T_{re}^{max} \simeq 10^{15}$ GeV，对应于一个几乎瞬时的过渡，从年底的通货膨胀到辐射的统治。这一事实自然会导致非微扰暴胀子衰变的问题，这与微扰再加热本身直接冲突。考虑到这一点，通过将有效的非微扰动力学作为初始阶段，我们的模型的两相再加热方案还预测模型独立的最大再加热温度，这并不对应于瞬时过程。此外，如果考虑到CMB对暴胀子与不同再加热场耦合的约束，则预测$T_{re}^{max}$位于$(10^{13}, 10^{10})$ GeV之内。我们进一步详细研究了暗物质的现象，在一个模型无关的方式，并显示如何暗物质参数空间可以通过CMB参数通过暴胀子光谱指数约束。考虑到暗物质生产过程中通过冻结机制，其参数空间已被观察到高度约束我们的两相再加热比传统的再加热方案，这被认为是理论上不完整的预测的约束。
2020-09-06 hep-ph hep-th
Reheating Constraints on Inflaton, Dark Matter: Swampland Conjecture
本文研究了最近提出的沼泽地猜想在再加热约束下对暴胀模型的唯象结果。如果假设暗物质是在再加热过程中产生的，该猜想将通过其当前的遗迹丰度对暗物质参数空间提供进一步的约束。正如我们已经指出的和本文所分析的那样，任何成功的暴胀情景都明显地与上述猜想处于紧张状态。然而考虑到沼泽地参数是自由的并受暴胀观测量的约束，我们详细研究了它对再加热和暗物质现象的影响。我们指出沼泽地猜想和普朗克在当前$2 σ$范围内的标量谱指数$n_s$之间的联系，以及对再加热温度和暗物质湮灭截面施加的相关约束。
2019-03-02 hep-ph hep-th
CMB constraints on dark matter phenomenology via reheating in minimal plateau inflation
我们考虑了一个特定的平台型暴胀模型中CMB对再加热和暗物质参数空间的约束。平台暴胀模型是目前最受欢迎的数据模型，可以很好地近似为$ϕ=0$周围的$V(ϕ)\propto ϕ^n$形式的势。这一事实使得在可行的宇宙学方案中用一般暴胀子状态方程研究再加热相成为可能。此外，在我们最近的工作[1]的基础上，我们推广了再加热与当前CMB数据和一般暴胀子状态参数方程的暗物质参数空间之间的联系。
2019-06-06 hep-ph
From Cosmic Inflation and Matter Creation to Dark Matter -- Journey of the Inflaton?
本文提出了暴胀子从宇宙暴胀和物质创生演化至今成为暗物质的情景，通过引入山顶势能模型解释了暴胀结束机制，其预测与CMB限制一致，并为当今暗物质丰度提供了合理解释。
2023-04-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ekpyrotic Reheating and Fate of Inflaton
结果表明，只要暴胀后暴胀子势变为负值，微扰再加热可以达到足够高的温度，且暴胀子衰变率很小或可以忽略。在我们的模型中，暴胀子和暗能量场是两个独立的标量场，并且，取决于暴胀子的质量和它与物质场的耦合，有可能在重新加热后剩余的暴胀子可以成为暗物质的候选者。
2013-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
eV Hubble Scale Inflation with Radiative Plateau: Very light Inflaton, Reheating & Dark Matter in B-L Extensions
在最小B-L扩展模型中研究了费米子暗物质中的辐射平台状暴胀Z $_{BL}$ -门冻结。U（1）$_{B-L}$希格斯粒子是重中微子质量的来源，由于重中微子和Z $_{BL}$规范玻色子的辐射修正，它也推动了早期宇宙的暴胀。在我们对U（1）$_{B-L}$规范耦合$g_{B-L}\sim10^{-4}$的基准选择中，轻Z $_{BL}$玻色子可以通过当前和未来的寿命前沿实验来探索，例如LHC、SHiP、Belle II和LHCb的FASER和FASER 2。对于基准，哈勃暴胀尺度（$\mathcal{H}_{inf}$）非常低（$\mathcal{H}_{inf} = \mathcal{O}(100)$ eV），暴胀子变得非常轻，质量为$\mathcal{O}(1)$ eV，因此暴胀子的衰变宽度非常小。我们研究了一个包含暴胀子/B-L Higgs和标准模型（SM）Higgs的2-场系统，发现当标量场演化的轨迹中向SM Higgs方向的瀑布方向打开时，会发生足够高温度的再加热.
2022-10-18 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
Inflaton mass in the nuMSM inflation
我们分析了\nuMSM（标准模型，三个右手中微子质量低于电弱标度）的修改中的再加热，其中提供暗物质的不育中微子是在额外的暴胀子场的衰变中产生的。我们推断，由于从暴胀子到标准模型扇区的能量转移效率相当低，再加热往往发生在非常低的温度下，从而提供了暴胀子和希格斯粒子之间的耦合的严格界限。这反过来又转化为暴胀子质量的束缚，它看起来非常轻0.1 GeV <~ m_I <~ 10 GeV，或者比两个希格斯质量稍重300 GeV <~ m_I <~ 1000 GeV。
2008-12-19 hep-ph
Feebly Interacting Dark Matter Particle as the Inflaton
我们提出了一个方案，$Z_2$ -对称标量场$ϕ$首先驱动宇宙暴胀，然后再加热宇宙，但仍然不平衡本身，最后包括观测到的暗物质丰度，由粒子衰变产生的LA冻结机制。我们的工作模型无关，没有指定的相互作用的标量场除了其自相互作用耦合，$λϕ^4$，非最小耦合到重力，$ξϕ^2R$，耦合到另一个标量场，$gϕ^2σ^2$。我们发现标量场$ϕ$既是暴胀子，也是暗物质的候选者，如果$10^{-9}\lesssim λ\lesssim g\lesssim 10^{-7}$和$3 \rm{keV} \lesssim m_{\rm ϕ}\lesssim 85 \rm{MeV}$是$ξ=\mathcal{O}(1)$的话。这样一个小的值的非最小耦合也被发现是正确的大小，以产生所观察到的曲率扰动幅度的情况下。我们还讨论了如何从其他同类型的暴胀模型的下一代CMB卫星的模型可能区分。
2016-09-08 astro-ph.CO hep-ph
Warm Little Inflaton becomes Dark Energy
我们提出了一个模型，暴胀子场的行为就像在后期的精髓，产生目前阶段的加速膨胀。这是实现的框架内的温暖的通货膨胀，特别是温暖的小Inflaton的情况下，基本的对称性保证了一个成功的通货膨胀期间，在温暖的制度持续的耗散效应，而没有显着的反作用的标量势。这就产生了一个平滑的过渡到辐射主导的时期，在这一点上，耗散效应自然关闭，因为温度下降到直接耦合到暴胀子的费米子质量以下。暴胀后的动力学类似于一个解冻的精髓情景，在暴胀结束时没有激活阶段。这种情况下的观测签名包括修改后的张量-标量比和张量谱指数之间的一致性关系的典型的暖膨胀模型，变化的暗能量状态方程在低红移融化的精髓的情况下的特点，和相关的暗能量等曲率扰动。
2019-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflaton-driven early dark energy
通过调整控制参数，我们考察了能使暴胀理论与现今的暗能量统一起来的质量变化中微子模型PRD 103，063540（2021）是否能用来产生早期的暗能量.该模型以如下方式工作。在大爆炸的早期阶段，被困在$ϕ= 0$的最小值中的暴胀子由于与中微子的相互作用而被抬升，并开始滚到有效势的简并最小值之一，过了一段时间，它被锚定在这个最小值，这反过来又随着时间的推移非常缓慢。相应地，由于这种动力学对称性破缺而产生的早期暗能量也随时间变化得非常缓慢。然而，在复合时期之前不久，对称性恢复，早期的暗能量消失。变质量中微子模型的一个典型问题是，由于中微子质量太小，它们很难提供所需的树能级早期暗能量。然而，在暴胀能量尺度为$1$ \，TeV量级的假设下，$ϕ$的量子涨落可以提供足够的早期暗能量。辐射以及热修正来自中微子部门不影响模型显着。至于重力引起的对有效势的修正，它们可以安全地忽略。
2021-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Isocurvature Constraints on Scalar Dark Matter Production from the Inflaton
本研究针对与暴胀子直接耦合的标量暗物质，结合Starobinsky和T型暴胀模型，推导了等曲率、暗物质丰度及Lyman-α约束，明确了质量与耦合的限制条件，且该约束可推广到多种单场慢滚暴胀模型。
2023-06-15 astro-ph.CO 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
Natural braneworld inflation and baryogenesis
在自然暴胀模型中，暴胀子是一个伪南武-戈德斯通玻色子，势的平坦性受到移位对称性的保护。在这个框架下，一个成功的暴胀需要全局对称性在接近普朗克质量的尺度上自发破缺。在有效场论中，这样高的自发破缺标度值可能是不合理的。另一方面，如果自然暴胀发生在膜世界宇宙学中的非常规高能时期，暴胀子慢滚动的条件可以得到缓解，自发破缺标度可以降低到普朗克标度以下。我们研究了这种情况下的观测约束，并研究了宇宙的重子不对称性是由伪南武-戈德斯通玻色子在再加热时代的衰变产生的可能性。
2005-05-29 hep-ph
