Production of ultralight dark matter from inflationary spectator fields
本文研究超轻标量旁观者场在暴胀期间的粒子产生,构建一阶相互作用拉格朗日量并量化超视界产生,发现其贡献不可忽略且在超Hubble尺度显著增强。
2024-01-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Non-standard primordial fluctuations and nongaussianity in string inflation
在弦论中,暴胀场景通常涉及大量的光标量场,它们的存在可以丰富暴胀时期产生的原初涨落的后暴胀演化。我们提供了一个简单的例子,这样的后暴胀处理内的显式字符串暴胀的建设,使用卡勒模量作为暴胀的框架内的大体积IIB型字符串通量紧致化。我们认为,在这一广泛的类别内的暴胀模型往往有一个选择标量是足够轻的宇宙学相关的,其贡献的原始波动谱可以竞争的标准方式产生的暴胀。因此,这些模型经常预测在普朗克卫星可能观测到的水平f_NL ~ O(10)上的非高斯性,在弯曲子情景的弦实现中,双谱由具有压缩形状的三角形最大化。我们认为,这样一个信号的观测将强烈倾向于弦宇宙学,如这些预测在非常早期的宇宙多场动力学。
2010-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A robust explanation of CMB anomalies with a new formulation of inflationary quantum fluctuations
本文提出一种暴胀量子涨落的新表述,通过离散时空变换解释CMB半球不对称性,无需额外参数即可产生尺度依赖的HPA,并暗示CPT对称性的自发破缺。
2023-05-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary tensor fluctuations, as viewed by Ashtekar variables and their imaginary friends
我们从Ashtekar变量的角度研究暴胀情景中的张量模,并将它们的推广标记为Immirzi参数γ,我们假设它是虚数。通过定义经典微扰哈密顿量,我们在壳层上再现了宇宙学扰动理论中的通常表达式。然而,量子哈密顿量显示出显着的差异,即在真空能量和各种模式的波动。引力子状态由度量变量和连接变量的组合表示。结果表明,这些模式中有一半具有负能量,但在定义了内积之后,我们得出结论,它们是非物理的,应该被选择出来。我们留下了通常的引力子模式,但在真空能量和涨落中具有手征不对称性。后者取决于γ和排序规定(即在哈密顿约束中)。这种效应会在宇宙微波背景的极化中留下独特的印记,从而最终使量子引力进入有意义的实验测试。
2011-07-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary generalized Chaplygin gas and dark energy in the light of the Planck and BICEP2 experiments
在这项工作中,我们研究了在广义Chaubergin气体(GCG)的存在下的暴胀方案。我们表明,在爱因斯坦引力,GCG是不是一个合适的候选人的通货膨胀,但在一个5维膜世界的情况下,它可以作为一个可行的通货膨胀模型。我们计算了与原始标量和张量涨落有关的相关量,如$n_{s}$,$r$和$A_{s}$,并利用它们在Planck和BICEP 2中的最新边界,我们约束了模型参数以及五维Planck质量。但作为一个具有幂律型标量原初功率谱的慢卷暴胀模型,GCG作为暴胀模型不能解决BICEP 2和Planck的结果与$Λ$ CDM宇宙的一致性之间的矛盾。我们表明,超越和谐$Λ$ CDM模型,并纳入更一般的暗能量的行为,这种紧张局势可能会得到缓解。我们还得到了$n_{s}$和$r$和GCG模型参数的约束,使用普朗克+WP+ BICEP 2数据考虑CPL暗能量行为。
2014-10-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The effective field theory of multi-field inflationary fluctuations
本文构建了基于绝热扰动和非绝热物质涨落的多场暴胀有效场论,在准德西特退耦极限下给出二次混合与三次相互作用的简单形式,并阐明其与非线性西格玛模型的关系及超越已知模型唯象学的探索方向。
2024-05-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Out of the darkness: probing the inflationary era with dark photon dark matter
本研究提出结合 TASEH haloscope、下一代 light-shining-through-a-wall 实验与宇宙学数据,重建暗光子性质并首次直接探测暴胀时期。
2025-07-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Classical and quantum evolution of inflationary fluctuations
Universidad Autónoma de Madrid (UAM)(马德里自治大学);Instituto de Física Teórica UAM-CSIC(马德里自治大学-西班牙国家研究委员会理论物理研究所);University of Washington(华盛顿大学)
研究比较量子和经典动力学计算的暴胀扰动相关函数,发现即使在暴胀特定时间一致,经典和量子相关函数在暴胀结束时仍会不同,且差异对经历的e-folds数敏感。
2026-04-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Black hole formation from a general quadratic action for inflationary primordial fluctuations
最新的毫微微和微透镜约束表明,原始黑洞的$\sim 10^{-16} M_\odot$和$\sim 10^{-12} M_\odot$,分别可能构成了大部分的暗物质。我们描述了解析和数值的动态暴胀波动具有随时间变化的传播速度或有效的普朗克质量可以导致丰富的原始黑洞生产。作为一个例子,我们提供了一个特设的DBI类模型。一个非常大的原始频谱起源于一个小的声速通常导致强耦合内的香草有效理论的暴胀微扰。然而,我们指出,幽灵通货膨胀可能能够绕过这个问题。我们还考虑了固体暴胀中黑洞的形成,为此,除了类似的困难之外,我们还强调了再加热过程的重要性。此外,我们审查的基本形式主义的大辐射密度起伏的崩溃,强调适当的选择规范不变变量的相关性。
2019-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial dark energy from a condensate of spinors in a 5D vacuum
我们探讨的可能性,宇宙的膨胀可以驱动的旋量是免费的相互作用的5D相对论真空上定义的扩展德西特时空是黎曼平坦的凝聚。额外的坐标被认为是非紧的。在额外坐标上作静态叶理化后,我们得到了描述暴胀宇宙的有效四维de Sitter展开。我们发现这里研究的旋量凝聚体可能是解释早期宇宙中暗能量存在的一个有趣的候选者。我们所讨论的暗能量密度,随着暴胀膨胀的演化,被注入更小的亚视界尺度。
2013-12-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Lorentzian Quintessential Inflation
从慢滚参数$ε$具有作为e折叠数$N$的函数的洛伦兹形式的假设出发,得到了一个成功的典型暴胀模型.这种形式对应于暴胀时期和暗能量时期的真空能量。该形式满足在暴胀时期结束时从$ε$的小值攀升到$1$的条件。在宇宙晚期,$ε$再次变小,这导致了暗能量时代。模型预测的观测值符合最新的普朗克数据:$r \sim 10^{-3}, n_s \approx 0.965$。自然地,一个大的无量纲因子出现了,它以指数方式放大暴胀尺度,以指数方式抑制暗能量尺度,产生了一种{ \it{cosmological see saw mechanism} }。我们发现相应的标量典型暴胀势有两个平坦的区域-一个暴胀和一个作为暗能量与慢滚行为。
2020-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Oscillon formation during inflationary preheating with general relativity
本研究通过广义相对论场论模拟发现,暴胀预热期引力会促进密度扰动坍缩形成致密类振荡子恒星,但若无初始涨落额外增强,这类天体难以形成原初黑洞。
2023-07-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Irreversible thermodynamic description of dark matter and radiation creation during inflationary reheating
利用开放系统的不可逆热力学,研究了宇宙早期暴胀末期再加热阶段的物质生成过程。宇宙的物质内容被假设为由暴胀标量场组成,通过它的衰变,分别产生相对论性物质和无压暗物质。在再加热的早期阶段,暴胀标量场将其能量传递给新产生的物质粒子,场能量降低到接近零。将物质产生的热力学描述与引力场方程相结合,得到了再加热过程中不可逆物质产生的一般方程。本文还介绍了一般再热方程组的无量纲形式。用解析和数值方法分析了不同暴胀标量场势的作用,得到了再加热过程中物质和标量场密度以及宇宙学参数的演化.通常,相对论物质和暗物质的能量密度值在宇宙被重新加热到重新加热温度时达到最大值,重新加热温度是根据标量场衰变宽度、标量场粒子质量和宇宙学参数确定的。一个有趣的结果是,粒子产生导致宇宙在再加热阶段加速,减速参数显示出复杂的动力学。一旦标量场的能量密度相对于物质密度变得可以忽略不计,宇宙的膨胀就会减速,暴胀在重新加热后会优雅地退出。
2017-08-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Trans-Planckian Problem for Inflationary Cosmology Revisited
我们考虑一个暴胀宇宙模型,在这个模型中,加速膨胀阶段之前是一个非奇异的反弹和一个包含减速阶段的收缩阶段。我们遵循的波动,退出哈勃半径在辐射为主的收缩阶段的量子真空波动,重新进入哈勃半径在通货紧缩期间和重新交叉在阶段的通货膨胀。演化的波动使用广义相对论线性微扰方程,我们发现,他们退出哈勃半径在通货膨胀期间不具有标度不变的光谱,但具有高度红色的光谱与指数$n_s = -3$。我们还表明,波动的反作用限制了通货紧缩的时间间隔。我们的玩具模型表明,无论是跨普朗克问题的宇宙学扰动和反反应效应的暴胀宇宙学的重要性。首先,在不理解普朗克尺度物理和暴胀之前的阶段的情况下,当微扰在晚些时候离开哈勃半径时,将微扰置于其局部真空状态是一个不平凡的假设。第二,波动的反作用效应会对背景产生重要影响。
2009-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
PBH remnants as dark matter produced in thermal, matter and runaway-quintessence post-inflationary scenarios
本文研究了由大密度扰动产生的小型原始黑洞的宇宙学。迷你PBH在早期宇宙中迅速蒸发,我们假设留下了稳定的残余物。PBH残余物可以构成宇宙的整个暗物质,其残余质量范围很广。我们建立暴胀模型,在$α$ -吸引子的框架下,利用指数函数,其中PBH产生的物质,辐射和动能统治时代。这些暴胀模型的优点是光谱指数采用了普朗克2018年数据的有利值。从失控暴胀子模型产生的PBH具有独特的和非常有吸引力的功能,自动再加热宇宙。在这些模型中,PBH是在活化阶段产生的,它们的迅速蒸发有效地产生了所需的熵。这种失控模型是非常经济的,对早期宇宙宇宙学有着有趣的影响,也可能产生wCDM晚期宇宙学。
2019-05-05 astro-ph.CO gr-qc 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
Dark Matter as an Inflationary Relic in Warm Inflation
Institute for Basic Science (IBS)(基础科学研究院);Ashoka University(阿肖卡大学);Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics(大学间天体物理中心)
研究表明暖暴胀结束后,强耗散过程迅速减弱,残留的暴胀子凝聚体演化为冷暗物质,其质量由观测暗物质丰度确定为约0.02 MeV。
2026-06-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark energy from primordial inflationary quantum fluctuations
我们表明,目前的宇宙加速可以解释为一个几乎无质量的标量场经历量子涨落在原始的通货膨胀。假设它的质量不超过今天的哈勃参数,这个场在宇宙学时代已经被冻结,直到最近才开始主宰宇宙。通过使用超新星的数据,完成从星系调查和宇宙微波背景各向异性的重子声振荡,我们推断的原始暴胀的能量尺度约为几个TeV,这意味着可以忽略不计的张量标量比的原始波动。此外,我们的模型表明,通货膨胀持续了极长的时间。因此,暗能量可能是宇宙暴胀的自然结果,接近于电弱能量标度。
2010-09-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Unifying Inflation with Early and Late-time Dark Energy in $F(R)$ Gravity
在这项工作中,我们将提出$F(R)$引力模型,以统一的方式实现了暴胀时代,以及暴胀后的早期暗能量时代,以及晚期暗能量时代。为了实现统一的宇宙学纪元,我们将采用两种方法:首先指定一个可以描述三个不同加速纪元的哈勃速率,然后利用众所周知的$F(R)$引力重建技术,找到一个可以产生实现宇宙学的$F(R)$引力的微分方程。在我们的第二种方法中,我们将以定性的方式,几个$F(R)$引力统一的暴胀时代的早期和晚期的暗能量时代,我们讨论了几个定性的问题,实现后暴胀早期暗能量时代的条款。我们量化我们的分析,通过数值求解弗里德曼方程,使用红移作为主要变量,并表示所有的物理量的函数的statefinder $y_\mathrm{H}(z)$,这取决于红移和哈勃率$H(z)$。对于数值研究的模型,我们给出了一些状态发现量的行为,如减速参数,我们计算的暗能量密度参数和暗能量状态方程参数目前的时间。在证明了暗能量时代是可行的之后,我们研究了早期暗能量项何时不影响晚期时代,这限制了模型的自由参数。
2020-05-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observability of the total inflationary expansion
我考虑的问题可能的可观测性的总数量的e-倍积累在时代的通货膨胀。假设零能量条件(NEC)成立,可观测e折叠的总数先前已被暴胀后的de Sitter熵所约束。NEC被当地哈勃率的向上波动所破坏,这种波动在波动主导的通货膨胀制度中发生的概率很高。这些涨落在后期导致黑洞的形成,从而限制了暴胀演化的可观测性。我计算了<Delta N>理论上可以通过在任意晚的时间(如果暗能量消失)测量CMB来观察到的最大e折叠数。计算还提供了一个相当精确的定义的波动为主的制度的边界,与百分之几的不确定性。在与当前宇宙微波背景观测兼容的简单单场暴胀模型中,我发现<Delta N>数量级为10^5。这个可观测的e折叠的上限,虽然依赖于模型,但比暴胀后的德西特熵小得多。该计算方法可用于其它单场暴胀模型。
2010-03-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Electroweak Vacuum Instability and Renormalized Higgs Field Vacuum Fluctuations in the Inflationary Universe
在这项工作中,我们研究了电弱真空不稳定性期间或之后的通货膨胀。在暴胀宇宙中,de Sitter空间中,真空场涨落$\left< {δϕ}^{ 2 } \right>$与哈勃尺度$H^{2}$成比例地增大。因此,希格斯场$\left< {δϕ}^{ 2 } \right>$的大的暴胀真空涨落是潜在的灾难性的触发真空跃迁到负能量普朗克尺度真空状态,并导致宇宙的立即崩溃。然而,真空场波动$\left< {δϕ}^{ 2 } \right>$,即,真空期望值具有紫外发散,因此需要重整化来估计真空跃迁的物理效应。因此,本文从弯曲时空中量子场论的角度重新审视了电弱真空不稳定性,并通过绝热正则化和点分裂正则化讨论了弯曲时空中由有效势${ V }_{\rm eff}\left( ϕ\right)$和重整化真空涨落$\left< {δϕ}^{ 2 } \right>_{\rm ren}$确定的均匀Higgs场$ϕ$的动力学行为.我们简单地假设希格斯场只通过非最小的希格斯-引力耦合$ξ(μ)$来耦合引力。在这种情况下,电弱真空稳定性不可避免地受到均匀希格斯场$ϕ$的动力学行为的威胁,或者AdS域或气泡的形成,除非哈勃尺度足够小$H< Λ_{I} $。
2017-08-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Distortion of extra dimensions in the inflationary Multiverse
本文研究暴胀多元宇宙中量子涨落如何使各口袋宇宙的紧致额外维度形成不同初始度规并演化为当今非均匀度规,并用紧致二维额外空间模型估计特定度规的概率。
2021-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary epoch in the presence of holographic dark energy
我们分析了全息暗能量模型在单场慢卷暴胀中的作用,同时考虑了全息和暗辐射两种成分。特别是,我们得到的背景演变和计算的标量和张量功率谱。对于标量部门,我们表明,功率谱的曲率扰动包括标准的单场结果和校正成比例的$Ω_{\rm hde}/ε$,其中$Ω_{\rm hde}$是分数密度的全息组件和$ε$是第一个慢滚参数。这种修正在暴胀阶段的一开始可能是统一的,并迅速衰减。对于原始引力波,我们发现谱指数受到引力子质量项的修正,引力子质量项在第一暴胀e折叠中衰减。
2022-08-08 astro-ph.CO gr-qc
Inflationary Kicks and Coulomb Filtering of Spectator Dark Matter
Dipartimento di Fisica e Astronomia ‘Galileo Galilei’, Università di Padova(帕多瓦大学伽利略·伽利莱物理与天文学系);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova(意大利国家核物理研究所帕多瓦分部);Department of Physics and Electronics, CHRIST (Deemed to be University)(克里斯特(视为大学)物理与电子学系);Physics Department, Swansea University(斯旺西大学物理系);Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, INFN, Sezione di Bologna(博洛尼亚大学物理与天文学系,INFN博洛尼亚分部)
该研究针对旁观者暗物质大尺度等曲率扰动过量问题,提出基于δ函数质量贡献的过滤机制,结合暴胀巨钟模型,实现等曲率谱的特定演化并确定暗物质丰度与约束。
2026-08-25 astro-ph.CO hep-th
A Rich Tapestry: Supersymmetric Axions, Dark Radiation, and Inflationary Reheating
我们利用超对称性、暴胀、轴子、大爆炸核合成(BBN)和宇宙微波背景辐射(CMB)之间的互补性,结合最近的Planck和BICEP结果来约束超对称轴子模型.特别是,我们得到BBN边界来自改变轻元素丰度考虑到强子和电磁能量注入,和CMB约束黑体光谱失真。最后,我们概述了这些超对称模型的可行与排除的区域,可能占观察到的温和的暗辐射。
2014-11-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
An Inflationary Scenario Taking into Account of Possible Dark Energy Effects in the Early Universe
我们研究了宇宙常数型暗能量在早期宇宙暴胀期间的可能作用。这是容纳一个新的色散关系在德西特空间。修正后的最小耦合标量场的暴胀模型仍然能够产生与观测兼容的标度不变的原始谱,同时具有在大尺度下产生低功率谱的潜力。定性匹配的WMAP 7年的数据。我们得到了一个与$Λ$ -CDM模型相同阶的$Ω_Λ$.讨论了德西特方案与双狭义相对论(DSR)之间的可能联系。
2012-03-16 astro-ph.CO gr-qc
Unification of Constant-roll Inflation and Dark Energy with Logarithmic $R^2$-corrected and Exponential $F(R)$ Gravity
在本文中,我们研究如何在一个统一的方式描述恒滚暴胀时代与暗能量时代,使用$F(R)$引力的理论框架。为此,我们介绍了一些类适当选择的$F(R)$重力模型,我们详细研究如何统一的早期和晚期的加速时代可以实现。我们详细研究了暴胀时代,正如我们所证明的那样,有可能实现一个可行的暴胀时代,其中原始曲率扰动的谱指数和标量张量比可以与最新的观测数据相兼容。此外,还对一类模型的优美退出问题进行了讨论。最后,我们讨论了暗能量振荡问题,并研究了我们介绍的一类模型中的哪一个模型可以产生最小振幅的振荡。
2017-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
CMB Cold Spot from Inflationary Feature Scattering
我们提出了一种“特征散射”机制来解释WMAP和Planck图上的宇宙微波背景冷点。如果在多场暴胀的势能中存在隐藏的特征,暴胀的轨迹就可以被这些特征所分散。散射由等曲率波动的量控制,因此可以被认为是将等曲率波动转换为曲率波动的机制。这种机制预测了CMB上的局部冷点(而不是热点)。此外,它还可以桥接冷点与$\ell \sim 20$处CMB功率谱上的下降之间的连接。
2016-03-22 astro-ph.CO hep-th
Quantum Stress Tensor Fluctuations of a Conformal Field and Inflationary Cosmology
我们讨论了在膨胀过程中引入的额外的扰动量子应力张量波动的共形不变的领域,如光子。我们认为这两个运动学模型,它只处理与膨胀波动的测地线,和动力学模型,它把耦合的应力张量波动的标量暴胀。根据温伯格的定理,在这两个模型中,我们都没有发现后期的增长。相反,我们发现的是一个修正,这个修正随着通货膨胀的开始而变大。这种修正是非高斯的,并且高度依赖于尺度,因此从观测到的功率谱中没有这种效应可能意味着对暴胀总持续时间的约束。我们讨论了不同的观点的有效性微扰理论在很早的时候,目前可观察到的模式是transplanckian。
2010-05-25 astro-ph.CO gr-qc
Quantum gravity and the holographic dark energy cosmology
全息暗能量模型是从一般的量子引力效应产生的宇宙学常数得到的,给出了最小长度。相比之下,通常的能量密度受黑洞形成的限制,只给出弗里德曼方程。当前宇宙学常数相对于暴胀尺度的尺度是表征初始条件的任意参数,然而,它可以通过在暴胀期间引入物理原理来固定,作为e折叠数和暴胀尺度的函数。
2016-04-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Stochastic growth of quantum fluctuations during slow-roll inflation
本文计算了在不同的暴胀模型中,小有效质量的测试场在缓慢变化的近似de Sitter阶段的量子涨落均方的增长。我们考虑一个小质量的最小耦合标量,一个有效质量为$ \propto H^2$(以$H$作为哈勃参数)的模和一个无质量的非最小耦合标量在测试场近似下的相对均方的增长与规范不变的暴胀子波动之一进行比较.我们发现,在大多数单场暴胀模型中,均方规范不变暴胀子涨落的增长比任何具有非负有效质量的测试场快{ \em}。混合暴胀模型可以是一个例外:在适当选择参数的情况下,测试场的均方可以支配规范不变暴胀涨落。在一般的暴胀模型中,我们也计算了第二场量子涨落的随机增长,放松了它的齐次值为零的假设;作为主要结果,我们得到了一个规范不变变量的运动方程,与一般的量子标量涨落在暴胀期间可以得到,只有当我们使用的e-褶皱作为时间变量在相应的Langevin和Fokker-Planck方程的随机方法。我们采用这种方法来获得一些边界的情况下,两个大规模的领域的模型。
2010-09-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary Imprints on Dark Matter
我们发现,暗物质丰度和膨胀尺度$H$可能是密切相关的。标准模型的扩展与希格斯介导的耦合到新的物理通常包含额外的标量从真空中取代在膨胀。如果它们与标准模型的耦合很弱,它们就不会热化,并且很容易构成太多的暗物质,让人想起模量问题。作为一个例子,我们考虑标准模型扩展的$Z_2$对称单线$s$耦合到标准模型希格斯$Φ$通过$λΦ^†Φs^2$。对于$λ\lesssim 10^{-7}$来说,暗物质遗迹密度是非热产生的。我们表明,暗物质产量关键取决于暴胀规模。对于$H\sim 10^{10}$ GeV,我们发现,单重态自耦合和质量应该位于制度$λ_{\rm s}\gtrsim 10^{-9}$和$m_{\rm s}\lesssim 50$ GeV,以避免暗物质生产过剩。
2015-11-04 astro-ph.CO hep-ph
Probing dark radiation with inflationary gravitational waves
最近的宇宙学观测表明存在额外的轻物质,即,暗辐射在本文中,我们表明暗辐射的签名是印在暴胀引力波的频谱。如果暗辐射是由大质量粒子衰变产生的,则引力波的高频模被抑制。此外,由于暗辐射引起的各向异性应力的影响,引力波谱可能在暗辐射产生时进入视界的频率处出现下降。一旦对引力波谱进行了详细的实验研究,我们就可以推断出宇宙中暗辐射是如何以及何时产生的信息。
2012-11-19 astro-ph.CO hep-ph
One-loop renormalization of the effective field theory of inflationary fluctuations from gravitational interactions
New York University(纽约大学);Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, CNRS, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité(巴黎高等师范学院物理实验室,ENS,法国国家科学研究中心,巴黎文理研究大学,索邦大学,巴黎西岱大学)
研究通过一阶重整化,揭示引力非线性相互作用对暴胀波动的影响,证明原初扰动和引力波功率谱在超视界尺度上保持不变。
2026-03-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark matters are Inert, or FIMPy, or WIMPy or UFOy: An inflationary gravitational particle production
Indian Institute of Technology, Guwahati(印度理工学院古瓦哈提分校);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)
本文研究了暴胀引力粒子产生对暗物质物理的影响,分析了四种不同类型的暗物质行为,扩展了可行参数空间并保持与现有约束一致。
2026-03-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Tracing Inflationary Imprints Through the Dark Ages: Implications for Early Stars and Galaxies Formation
Hassan II University(哈桑二世大学);Virtual Institute of Astroparticle Physics(天体粒子物理虚拟研究所);Southern Federal University(南联邦大学);National Research Nuclear University MEPhI(国立核研究医科大学MEPhI)
研究通过分析通胀特征对早期宇宙结构形成的影响,揭示了暗物质晕和早期星系形成的物理机制,并探讨了原始黑洞作为星系种子的潜在作用。
2026-02-15 astro-ph.CO gr-qc
A Cautionary Tale: Dark Energy in Single-Field, Slow-Roll Inflationary Models
目前宇宙加速膨胀的时期被假定是由暗能量驱动的,在标准模型中,暗能量采取状态方程参数$w=-1$的宇宙学常数的形式。我们提出了一个创新的观点,暗能量的性质,通过绘制一个平行的通货膨胀,我们假设是由一个单一的标量场,暴胀子。暴胀子并不是宇宙学常数,这一点可以从暴胀结束的事实和普朗克卫星在$8σ$置信度下的$n_s\neq 1$约束中看出。因此,验证其状态方程参数是否与$-1$存在可测量的不同是有趣的。我们分析了一类单场慢卷暴胀模型的这个问题,其中哈勃慢卷参数的层次结构被截断在不同的顺序。基于最新的Planck和BICEP 2/Keck数据,我们得到了三参数模型的$68\%$上界$1+w < 0.0014$,它对数据给出了最好的描述.这提供了一个警示故事,以得出关于当今暗能量性质的结论,其基础是当前和即将进行的宇宙学调查没有检测到与$w=-1$的偏离。
2022-03-16 astro-ph.CO gr-qc
Scratches from the Past: Inflationary Archaeology through Features in the Power Spectrum of Primordial Fluctuations
暴胀可以提供对物理学的独特见解,在任何现实的地球实验中都无法复制的最高可用能量尺度。原始功率谱中的特征通常在广泛的暴胀模型及其替代模型中被预测,并且在观测上是寻找非最小暴胀模型证据的最被忽视的渠道之一。来自宇宙微波背景观测的约束涵盖了最广泛的特征频率范围,但最敏感的约束将来自未来的大尺度结构调查,可以测量最大数量的线性和准线性模式。
2019-03-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Diluting the inflationary axion fluctuation by a stronger QCD in the early Universe
我们提出了一种新的机制来抑制轴子等曲率扰动,同时产生适量的轴子暗物质,在超对称轴子模型的框架内与超对称破缺引起的轴子尺度。该机制涉及一个中间的相变以产生希格斯μ参数,在此之前,弱标度与轴子标度相当,并且由此产生的较强QCD在一定时期内产生比哈勃标度更重的轴子质量。结合原初暴胀期间哈勃诱导的轴子尺度远高于目前的中间轴子尺度,早期宇宙中较强的QCD将轴子涨落抑制得足够小,即使暴胀哈勃尺度饱和到目前的上界,同时产生一个1阶的轴子失准角。
2015-05-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
New Sources of Gravitational Waves during Inflation
我们指出,可检测的膨胀张量模式可以产生的粒子或弦源在膨胀过程中产生的,符合要求的膨胀和标量波动的约束。我们通过例子表明,这种效果可以支配的贡献,从量子涨落的度量,发生即使当暴胀的势能太低,产生一个可比的信号。因此,从暴胀中检测到张量模并不自动构成暴胀哈勃尺度的确定。
2014-09-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmic Inflation: Background dynamics, Quantum fluctuations and Reheating
本文讲义教学性地介绍暴胀宇宙学,涵盖背景标量场动力学、暴胀期间量子涨落产生原初扰动及单场范式下暴胀后的再加热过程。
2024-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Radiation and Inflationary Freedom
由暴胀引起的标量扰动的松弛的原初功率谱(PPS)会影响由宇宙微波背景和其他宇宙学测量得到的暗辐射约束。如果暴胀产生了初始涨落的非标准PPS,那么完全热化的轻无菌中微子可以被CMB观测所青睐,而不是被强烈地排斥。在热轴子的情况下,当PPS不同于标准幂律时,对轴子质量的约束被放松。
2015-10-20 astro-ph.CO hep-ph
Imprint of entanglement entropy in the power spectrum of inflationary fluctuations
如果暴胀子耦合到填充后暴胀阶段的其他自由度,则这种耦合修改暴胀子\emph{during}暴胀的动力学。我们认为轻费米子汤川耦合到暴胀子作为“不可观测”的自由度集成的总密度矩阵。追踪这些自由度产生一个\emph{mixed}密度矩阵,其时间演化由有效场论描述。我们表明,耦合导致丰富的费米子对生产的超哈勃暴胀子波动,导致\emph{growth of entanglement entropy during inflation}。暴胀子涨落的功率谱特征在于尺度不变性违反$\mathcal{P}(k) = \mathcal{P}_0(k)\,\,\exp\{8\,ξ_k\}$,并对\emph{index and its running directly correlated with the entanglement entropy}进行了修正:$S_{vN} = - \sum_{k} \Big[ \ln(1-ξ_k) + \frac{ξ_k\,\ln(ξ_k)}{1-ξ_k} \Big]$。对于超哈勃起伏,我们发现$ξ_k = -\frac{Y^2}{48π^2}\Big\{2\,N_T\,\ln(k/k_f) + \ln^2(k/k_f)\Big\}$与$Y$汤川耦合,$N_T$的e-折叠的总数在通货膨胀期间,和$k_f$的“枢轴”规模对应的模式,在通货膨胀结束时穿过哈勃半径。
2018-07-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reheating and Post-inflationary Production of Dark Matter
我们进行了系统的分析暗物质生产过程中的后暴胀再加热。在指数膨胀期之后,暴胀子开始衰减时的阻尼振荡期。这些振荡和热化衰变产物的温度演化依赖于暴胀子势$V(Φ)$的形状。我们考虑$Φ^k$形式的势。$k=2$发生标准物质主导的振荡。一般来说,暗物质的产生可能取决于膨胀后的最高温度或再加热温度,后者是在宇宙成为辐射主导时定义的。我们发现,暗物质的生产是敏感的暴胀子潜力,并在很大程度上依赖于最高温度时,$k>2$。我们还考虑了质量大于再加热温度的暗物质的产生。
2020-06-22 astro-ph.CO hep-ph
Reconstructions of the dark-energy equation of state and the inflationary potential
我们使用的数学方法的基础上的约束系统,以重建的状态方程和暴胀势的暴胀子场从观测到的光谱指数的密度扰动$n_{s}$和张量标量比$r$。从天文数据中,我们可以观察到这两个指数的测量值位于二维表面上。我们表示这些指数的哈勃慢滚参数,我们假设,$n_{s}-1=h\left( r\right) $。对于函数$h\left( r\right) $,我们考虑三种情况,其中$h\left( r\right) $是常数,线性和二次,分别。由此,我们推导出二阶方程,其解为我们提供了展开标度因子、标量场势和标量场的有效状态方程的显式形式。最后,我们表明,存在映射,转换一个宇宙学的解决方案到另一个,并允许新的解决方案,从现有的。
2018-06-09 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological correlation functions in scalar and vector inflationary models
本论文主要研究暴胀理论和宇宙学扰动中的三个主要问题:暴胀过程中曲率涨落功率谱的圈修正;各向异性暴胀前宇宙学中宇宙学涨落的演化;暴胀模型的统计各向异性和非高斯性预测。目前,对宇宙学关联函数的二阶和高阶修正的研究以及对二阶以上修正的计算更有趣的是,几乎前所未有的机会用新的和越来越精确的实验数据来对抗理论,这将在早期宇宙的物理学中揭示更多的光。在循环计算的背景下,我们计算了单场暴胀模型中标量-张量相互作用引起的修正(对于标准慢卷模型和具有非正则动力学项的拉格朗日方程描述的模型)。在各向异性宇宙学的背景下,也是在观测到宇宙微波背景(CMB)涨落“异常”的启发下,我们计算了SU(2)矢量场暴胀模型中曲率涨落的双谱和三谱,分析了暴胀模型中曲率涨落的统计各向异性特征;最后,我们研究了具有Bianchi I型背景度规、能量密度由无压流体控制和存在宇宙学常数的宇宙的宇宙学扰动。
2010-04-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Inflationary Dark Matter in the Luminogenesis Model
使用重整化群流和宇宙学约束的膨胀模型,我们利用宇宙膨胀和暗物质粒子的动力学质量之间的一个独特的连接在发光模型,统一模型与规范组$SU(3)_C \times SU(6) \times U(1)_Y$,打破了标准模型与额外的规范组暗物质时,暴胀子滚入真正的真空。在这个模型中,暴胀子衰变产生了暗物质,暗物质又以与宇宙学数据相符的正确比例衰变为发光物质。这个模型的一些吸引人的特征包括自相互作用的暗物质,这可能解决矮星系结构和星系中心暗物质尖点的问题。
2015-09-17 astro-ph.CO hep-ph
New inflationary probes of axion dark matter
本文提出轴子等曲率扰动的新宇宙学观测量,包括相关时钟信号和混合非高斯性,可检验轴子存在及其耦合,并有助于缩小暴胀哈勃尺度范围。
2024-02-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Effective Field Theory of Dark Matter from membrane inflationary paradigm
在Randall-Sundrum单膜(RSII)模型下,利用张量-标量比($r$)的膨胀有效场论,研究了宇宙学和粒子物理学对暗物质遗迹丰度的限制.使用半解析方法,我们建立了暗物质遗迹丰度($Ω_{DM}h^2$)和原始重力波($r$)之间的直接联系,从而在RSII膜的有效场论框架内建立了膨胀和暗物质产生之间的精确联系。进一步假设有效场论的UV完备性在规定的框架中完全成立,我们明确表明,RSII膜中的膜张力$σ$、体积质量尺度$M_5$和宇宙学常数$\tildeΛ_{5}$在建立暗物质和暴胀之间的联系方面起着最重要的作用,利用该方法研究了定域$s$、$t$和$u$通道相互作用引起的各种介质质量尺度抑制的有效场论“相关算符”的特征。采用完全模型无关的方法,我们已经研究了一个详尽的列表的树级费曼图的暗物质湮灭在规定的设置和检查所获得的结果的一致性,进一步我们应用的约束,从最近观察到的普朗克2015年的数据和普朗克+BICEP 2+凯克阵列联合数据集。使用所有这些导出的结果,我们已经表明,满足上的约束,$Ω_{DM}h^2=0.1187\pm 0.0017$,从普朗克2015年的数据,它是可能的,把进一步严格的约束$r$内,$0.01\leq r\leq 0.12$,热平均湮灭截面的暗物质,$\langle σv\rangle\approx {\cal O}(10^{-28}-10^{-2…
2016-04-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Luminogenesis from Inflationary Dark Matter
一个宇宙学模型中,暗物质在整个宇宙的历史中起着主导作用,是唯一的物质存在的温度$T \gtrsim T_{15} \sim 10^9$ GeV。规范群是$SU(3) \times SU(6)_{DM} \times U(1)_Y$,并以这样一种方式统一,即在$T \sim T_{15}$产生发光物质,其量正确,最终不对称。鼓励建造更高灵敏度的暗物质直接探测器(如XENON1 T)。我们提供了一个新的解释,为什么只涉及发光物质的大统一理论可能是致命的缺陷。
2015-05-07 astro-ph.CO hep-ph
Isocurvature Perturbations and Non-Gaussianity of Gravitationally Produced Nonthermal Dark Matter
引力粒子的产生自然发生在从暴胀阶段到非暴胀阶段的过渡期间。如果粒子是稳定的并且相互作用非常弱,那么它们就是天然的非热暗物质候选者。我们发现,这种非热暗物质粒子可以产生足够大的局部非高斯性,可以通过正在进行的和不久的将来的实验观察到,而不会与现有的等曲率边界相冲突。特别令人感兴趣的是,这些粒子可以通过局部非高斯性来观察,即使它们只占总暗物质含量的很小一部分。
2013-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stability of domain walls with inflationary fluctuations under potential bias, and gravitational wave signatures
本文研究具有暴胀涨落的畴壁在势偏置下的坍缩动力学,推导出依赖面积参数的新寿命公式,并计算其引力波谱,进而确定轴子畴壁解释宇宙双折射所需的真空简并度。
2025-06-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-minimally coupled Scalar Dark Matter from Inflationary Fluctuations
众所周知,在暴胀期间存在的光标量场是相干激发的。我们表明,如果场耦合到重力在一个非最小的方式,在大尺度上的波动被抑制相对于小尺度的。这一事实允许场激发对宇宙的能量密度做出相当大的贡献,而不会在可观测尺度上产生太大的等曲率波动。我们表明这种机制可以产生所有观察到的暗物质,并研究这种设置的主要宇宙学含义。
2018-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Isocurvature bounds on axion-like particle dark matter in the post-inflationary scenario
我们假设暗物质是由类轴子粒子(ALP)产生的重组机制在后暴胀的情况。这导致等曲率波动的幅度为一阶的规模相当于地平线的时候,ALP场开始振荡。这些波动的功率谱对于小的波数是平坦的,延伸到与宇宙学观测值相关的尺度。用$f_{\rm iso}$表示$k_*$ = 0.05 Mpc $^{-1}$时的相对等曲率振幅,普朗克宇宙微波背景辐射(CMB)观测结果表明,在2 $σ$能级上,$f_{\rm iso}$ < 0.31。这排除了后膨胀ALP暗物质的质量$m_{a}$ < 10 $^{-20}-$ 10 $^{-16}$ eV的假设,其中范围是由于ALP质量温度依赖性的细节。未来的CMB阶段IV和21厘米强度映射实验可能会改善这些限制1 $-$ 2个数量级的$m_{a}$。
2019-04-24 astro-ph.CO hep-ph