Optimized numerical evolution of perturbations across sharp background trajectory turns in multifield inflation
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；Universidad Nacional de Ingeniería（秘鲁国立工学院）；Universidad de Ingeniería y Tecnología（秘鲁理工科技大学）
本文提出一种高效方法，用于在多场膨胀模型中准确追踪扰动，即使在背景轨迹快速转折时也能保持计算稳定性，适用于广泛的研究场景。
2026-10-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Stochastic Gravitational Wave Backgrounds from a Sharp Feature in Three-field Inflation I: The Radiation Era
本文首次研究三场暴胀中短暂转向在辐射纪元产生的标量诱导随机引力波背景，给出功率谱增强的解析表达式，并通过数值模拟验证，探讨了LISA等探测器的探测前景。
2024-02-07 astro-ph.CO hep-th
Nonlinear Perturbations in a Variable Speed of Light Cosmology
本文描述了一种可变光速宇宙学，其中产生原初微扰的因果机制是通过改变原初时代的光速来实现的。这就为解释宇宙宇宙微波背景和大尺度结构的形成提供了一种替代暴胀理论的解释。我们利用$δ{\cal N}$的形式主义，以确定原始的非线性波动的签名，这使得VSL模型从暴胀模型区分。特别地，我们发现在光速宇宙学中的参数$f_{\rm NL}=5$。参数$g_{\rm NL}$的值在原始时代期间演变并显示运行行为。
2015-09-09 astro-ph.CO hep-th
The nonlinear redshift space probability distribution function in models with local primordial non-Gaussianity
利用椭球坍缩近似研究了具有局域f_{nl}型原初非高斯性的密度场的非线性红移空间演化。利用初始非高斯剪切场本征值的联合分布，计算了演化的红移空间概率分布函数（PDF）。结果表明，类似于实空间分析，非线性红移空间PDF的欠密尾明显不同于高斯初始条件下的欠密尾。在非零f_{nl}存在的情况下，我们还导出了Kaiser公式的最低阶修正.
2010-08-02 astro-ph.CO
Consistency relations for sharp inflationary non-Gaussian features
如果宇宙暴胀与慢卷状态有微小的时间依赖性偏差，这将导致原始光谱中存在小尺度依赖性特征，它们的形状和大小揭示了产生它们的物理学信息。小的尖锐特征可以在两点关联函数的水平上被抑制，使得它们在功率谱中不可检测，但是可以在三点关联函数的水平上被放大，为我们提供了在非高斯双谱中发现它们的机会窗口。在这篇文章中，我们表明，尖锐的功能，可以分析只使用来自三点关联函数参数化原始非高斯性的数据。更准确地说，我们表明，如果功能出现在一个特定的非高斯三角形配置（例如等边，折叠，挤压），这些必须重新出现在每一个其他配置根据一个特定的关系，使我们能够在非高斯双谱相关的功能。因此，我们提供了一种方法来研究膨胀过程中产生的尺度相关特征，该方法仅依赖于来自非高斯测量的数据，允许我们省略功率谱中的数据。
2016-05-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effect of nonlinearity between density and curvature perturbations on the primordial black hole formation
我们研究了密度和曲率扰动之间的非线性关系对PBH形成的影响。通过计算密度扰动的方差和偏度，我们得到了非高斯性质。作为一个标准PBH的形成，使用的压缩函数，它被发现，需要较大的曲率扰动，由于非线性效应。我们估计PBH丰度的基础上的Press-Schechter形式主义与非高斯概率密度函数在辐射占主导地位的时代。研究发现，非线性效应对PBH的形成有轻微的抑制作用，这种抑制作用与原始曲率扰动具有局部非高斯形式和非线性参数$f_\text{NL} \sim -1$时的抑制作用相当.
2019-03-07 astro-ph.CO
Nonlinear Perturbation Theory Integrated with Nonlocal Bias, Redshift-space Distortions, and Primordial Non-Gaussianity
将引力不稳定性的标准非线性微扰理论推广到包含非定域偏差、红移空间畸变和原初非高斯性。我们表明，当地欧拉偏差是不相容的当地拉格朗日偏差在非线性政权。在一般微扰理论中，欧拉偏差和拉格朗日偏差是非局部相关的。导出了有偏密度扰动的欧拉核和拉格朗日核之间的关系。原始的非高斯性和红移空间扭曲的影响也纳入我们的一般形式主义，和图解方法进行了介绍。考虑了存在偏置时高阶扰动的顶点逼近问题。拉格朗日偏差的恢复被证明是必不可少的处理偏置计划在一个一般的框架。
2011-03-15 astro-ph.CO
fNL - gNL mixing in the matter density field at higher orders
在本文中，我们研究如何原始的非高斯性有助于非线性微扰秩序的密度场在大尺度上的物质占主导地位的时代的扩展。广义相对论是一种本质上非线性的理论，它在度规场和密度场之间建立了一种非线性关系。用曲率扰动zeta表示度量扰动，已知非线性在物质密度场的非线性扰动中产生有效的非高斯项，即使原始zeta是高斯的。在这里，我们概括这些结果的情况下，一个非高斯原始zeta。使用zeta中原始非高斯性的标准参数化，根据fNL、gNL、hNL.，我们展示了在更高阶（从三阶和更高阶）非线性如何在大尺度上对密度场产生这些贡献的混合，例如fNL和gNL都对密度对比度的三阶做出贡献。这是本文的主要结果。我们的分析是基于梯度展开（又名长波长近似）和标准微扰理论在高阶之间的协同作用。从本质上讲，梯度展开的方程在数学上等价于一阶微扰理论的方程，因此一阶结果转化为梯度展开的结果，反之亦然，梯度展开可以用于导出高阶和大尺度微扰理论的结果。
2018-05-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial magnetic fields and gravitational baryogenesis in nonlinear electrodynamics
本文在非线性电动力学的框架下，评述了原初磁场的放大和引力重子生成机制，即通过Ricci标量曲率与重子流之间的耦合，在宇宙中产生重子不对称性的机制。为了研究原初磁场强度的放大，我们写下规范不变波动方程，然后在宇宙的三个不同时代（德西特时代、再加热时代和辐射主导时代）求解它们（在长波近似下）。利用观测到的银河系磁场的振幅和重子的不对称性，分别用无量纲参数$r\sim 10^{-37}$和$η_B\lesssim 9\times 10^{-11}$表征，得到了进入非线性电动力学的参数约束条件.
2009-07-21 astro-ph.CO
Primordial density and BAO reconstruction
我们提出了一种新的方法来重建原始（线性）密度场的估计的非线性位移场。位移场的发散给出了重建的密度场。我们求解了一维宇宙学中的非线性位移场并给出了重建结果。新的重构算法恢复了大量的线性模态，显著减小了非线性阻尼尺度。成功的1D重建结果意味着新算法在3D情况下也应该是一种有前途的技术。
2016-09-22 astro-ph.CO
Nonlinear Evolution of the Matter Trispectrum with Primordial Parity Violation
本文在有效场论框架下计算了宇称奇物质四点谱函数到单圈阶的非线性演化，证明了红外发散相消并推导了紫外反项，数值评估了其对重子声学振荡的影响。
2025-10-07 astro-ph.CO
Constraining Primordial Black Hole Formation from Single-Field Inflation
本研究通过计算单场暴胀模型中第二慢滚参数急剧转变引起的单圈修正，发现产生大量原初黑洞的模型会在宇宙微波背景辐射尺度上诱发非微扰耦合，从而可用大尺度观测约束小尺度功率谱。
2024-05-20 astro-ph.CO hep-th
Primordial blackhole formation: Exploring chaotic potential with a sharp step via the GLMS perspective
本研究探讨具有尖锐台阶的混沌暴胀势在四个质量范围内形成原初黑洞的机制，利用 GLMS 近似和 PS 形式计算 PBH 丰度，发现 GLMS 结果符合观测约束。
2024-11-15 astro-ph.CO
Formalism for Primordial Black Hole Formation in Spherical Symmetry
我们提出了一个全面的形式主义描述的原始黑洞形成球对称的Misner，夏普和Hernandez的形式主义的基础上，它可以用来预测是否会形成一个黑洞，并提取所产生的黑洞质量时，确实发生。严格推导的形式主义的各个方面，包括适当的初始和边界条件的彻底调查。我们将我们的形式主义与文献中的许多其他方法联系起来。提供了一些数字代码的实现细节。我们包括模拟原始黑洞形成的动画作为补充材料。
2015-04-08 astro-ph.CO gr-qc
Refining the nonlinear modelling of primordial oscillatory features
本文在时间切片微扰理论框架下改进原初振荡特征的非线性建模，推导含原初振荡与BAO混合项等的解析表达式，与COLA模拟一致，为未来巡天提供新计算。
2025-07-08 astro-ph.CO
Bias, redshift space distortions and primordial nongaussianity of nonlinear transformations: application to Lyman alpha forest
在大尺度上，物质密度场的非线性变换可以看作是密度场本身的有偏示踪。一个非线性变换也修改了红移空间的扭曲在同一个限制，引起的速度偏差。在具有原始非高斯性的模型中，非线性变换在大尺度上产生尺度依赖的偏差。我们推导出这些一般的非线性变换的解析表达式。这些偏差可以完全用最终场的一点分布函数（PDF）和变换参数来表示。我们的分析允许设计具有几乎任意偏置特性的非线性变换，其可用于在大规模聚类极限中增加信号。我们将结果应用于Lyman-alpha森林的电离平衡模型，其中Lyman-alpha通量F通过非线性变换与密度扰动δ相关。速度偏差可以表示为莱曼α通量PDF的平均值。在z=2.4时，我们预测速度偏差为-0.1，而观测值为-0.13 +/- 0.03。偏置和原始非高斯偏置依赖于变换的参数。因此，偏差的测量可以用来约束这些参数，并且对于电离背景强度的合理值，我们可以将预测与观测相匹配。与观测值相匹配，我们预测原始非高斯性偏差与偏差的比率具有相反的符号和较低的幅度，比高度偏置的星系的相应值，但这取决于模型参数，也可以消失或改变符号。
2012-01-03 astro-ph.CO
Primordial Non-Gaussianity from G-inflation
关于相互作用的大量信息包含在原始曲率扰动的非高斯性中，这对于打破暴胀模型的简并性是必不可少的。我们研究了G-暴胀模型的原始双谱，预测原始标量功率谱中的尖峰和宽峰。数值计算了等边极限和压缩极限下的非高斯性参数$f_{\mathrm{NL}}$，证实了这两种模型的相容关系成立。即使$f_{\mathrm{NL}}$在功率谱到达峰值之前的尺度和功率谱中存在摆动的尺度处变大，它在峰值尺度处仍然是小的。因此，非高斯性对标量诱导次级引力波和原初黑洞丰度的贡献可以忽略不计。
2021-04-20 astro-ph.CO gr-qc
Nonlinear reconstruction of features in the primordial power spectrum from large-scale structure
近年来，在星系巡天中一直在寻找原始功率谱中的潜在特征，因为这些特征有助于理解暴胀的本质。迄今为止的零探测表明，任何这样的特征都应该相当微弱，而下一代星系巡天以其前所未有的规模和精度，能够比以前施加更强的限制。然而，即使这样的原始特征曾经存在于早期宇宙中，它们也会由于结构形成而在低红移的非线性区域中被显着阻尼，这使得它们很难在实际观测中直接检测到。一个潜在的方法来解决这个挑战，探索的特点是撤销宇宙进化，即，使用重建来获得近似线性密度场。通过采用一组N体模拟，在这里，我们表明，最近提出的非线性重建算法可以有效地检索阻尼振荡功能从晕目录和提高测量的准确性的特征参数（假设这样的原始功能确实存在）。我们做了Fisher分析来预测非线性重建如何影响约束能力，并发现它可以导致对类似于调查的特征幅度的更鲁棒的约束。将非线性重建与其他改善约束的方法（例如增加调查量和比例尺范围）进行比较，这表明有可能实现后者所做的，但成本较低。
2022-06-27 astro-ph.CO
Generating primordial features at large scales in two field models of inflation
我们研究了由两个标量场驱动暴胀时，原始功率谱（PPS）中大尺度特征的产生。在暴胀的正则单场模型中，这些特征通常是由于偏离慢滚状态而产生的。虽然从慢滚的偏差，可以自然地实现在两个领域的模型，由于在字段空间中的轨迹的急转弯，功能在最大规模的CMB温度各向异性所建议的类型是更难以实现的模型，涉及两个典型的标量场由于存在的等曲率波动。相反，我们表明，标量场的动力学项之间的耦合可以很容易地产生这样的功能。我们讨论的模型，其理论预测与目前的观察是一致的，并强调我们的结果的影响。
2020-08-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Study of Nonlinear Evolution of Spacetime Fluctuations in Quantum Gravity Inflation for Deriving Primordial Spectrum
本文研究可重整化量子引力暴胀中时空涨落的非线性演化，推导并数值求解演化方程，发现早期非线性项有助于在超出共动普朗克尺度的范围内维持初始尺度不变性，为推导精确原初谱和解决宇宙学张力提供基础。
2024-01-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Power of Locality: Primordial Non-Gaussianity at the Map Level
原始非高斯性是暴胀时代的一个敏感的探测器，许多重要的理论目标超出了当前CMB约束的范围。宇宙大尺度结构的地图，原则上，具有达到这些目标的原始统计能力，但非线性演化的复杂性被认为是达到这些目标的严重障碍，如果不是不可逾越的话。在本文中，我们将认为，非线性结构形成所带来的挑战被夸大了。原始非高斯性中编码的信息存在于密度场的非定域相关性中，这些密度场位于三个或三个以上由宇宙学距离隔开的点上。相比之下，非线性演化只能局部改变密度场，不能产生或破坏这些长程相关。后期非高斯性的这种局部性在傅立叶空间中被掩盖，并且在标准双谱搜索原始非高斯性中被掩盖。因此，我们建议在大尺度结构的位置空间映射中测量非高斯性。作为一个概念的证明，我们研究的情况下，等边非高斯，其中退化与后期的非线性是最严重的。我们表明，一个地图级的分析是能够打破这种退化，从而显着提高了约束力比以前的估计。我们的研究结果表明，“基于模拟的推理”，涉及前向建模的大尺度结构地图有可能显着影响搜索原始非高斯。
2021-12-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Features from Linear to Nonlinear Scales
本文证明大规模结构观测可超越CMB探测原初特征，开发特征搜索方法并应用于BOSS数据，得到超过Planck灵敏度的新界限，且预测DESI和Euclid可大幅提升约束。
2020-06-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Lensing anomaly and oscillations in the primordial power spectrum
本文研究了原初功率谱中的振荡特征能否模拟Planck观测到的CMB声学峰过度平滑现象，发现扰动声速中的尖锐凸起特征可产生所需振荡，且可通过CMB与BAO数据检验。
2023-09-15 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Hole Generation in a Two-field Inflationary Model
总结了我们在一类双场暴胀模型中关于原初黑洞产生的工作。关键因素是背景轨迹在场空间中的急转弯。我们表明，某些类的解决方案的运动方程恰恰表现出这种行为。其中，我们找到的解决方案，它描述了一个超慢卷和慢卷阶段的通货膨胀之间的过渡。
2021-12-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Classical Cosmological Collider Physics and Primordial Features
暴胀景观中的特征可以为暴胀模型注入额外的能量，并产生质量远大于哈勃暴胀尺度的壳粒子。这种可能性扩展了宇宙对撞机物理学计划的能量范围，其中与这些粒子相关的信号通常被玻尔兹曼抑制。我们研究了两类原始特征的经典宇宙对撞机的机制。在第一类中，原始特征是经典振荡，包括有质量场的相干振荡和暴胀势的振荡特征。第二类包括暴胀模型中的任何尖锐特征。所有这些经典特征都可以激发其他重场的未抑制量子模，从而在原始非高斯性中留下观测特征，包括这些重自由度的粒子谱信息。
2022-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial power spectrum features and consequences
目前的宇宙微波背景（CMB）温度和偏振各向异性数据不仅与一个小幅度的幂律标量本征功率谱（PPS）相一致，而且与一个具有非常尖锐特征的标量PPS相一致。这激发了具有如此鲜明特征的暴胀模型。最近，甚至在功率谱（在某些尺度上）中具有零点的可能性也被考虑。线性微扰理论已经证明了这些零点的存在。高阶修正对这种零点有什么影响？受这个问题的启发，我们试图计算量子辐射修正的傅里叶变换的两点函数在一个玩具场论和解决的问题，这些修正的功率谱的行为模型中，树级功率谱有一个急剧下降（但不是零）。特别是，我们考虑的可能性的相对增强的辐射校正的模型中，树级光谱经历了一个下降的功率在一定的规模。选择场的模函数（其功率谱要被评估），使得它们经历导致树级功率谱中的急剧下降的那种动态。接下来，我们考虑的情况下，这个领域有四次自我相互作用，并找到一个适当选择的重整化方案中的一个回路校正。因此，我们试图回答以下关键问题的背景下，这个玩具模型（这是重要的，在现实的情况下）：在所选择的重整化方案，量子辐射校正可以得到增强相对于树级功率谱的急剧下降出现在树级谱的尺度？
2014-06-24 astro-ph.CO
Primordial non-Gaussianity in warm inflation using $δN$ formalism
利用$δN$方法首次研究了均匀密度超曲面上由暖暴胀产生的原始曲率扰动的非高斯性.在介绍了暖暴胀理论框架和$δN$形式之后，我们得到了描述慢滚近似下非高斯性的非线性参数$f_{NL}$的解析表达式，并发现$δN$形式给出了一个很好的结果.我们分析了$f_{NL}$的大小，并将我们的结果与标准通货膨胀的结果进行了比较。然后我们讨论了两个具体的例子：四次混沌模型和山顶模型。四次势模型在暖暴胀情形下也能与Planck结果很好地一致，并且给出了非线性参数如何依赖于暖暴胀耗散强度和膨胀量的具体结果.我们发现，在这两种情况下的非线性参数的范围内的允许区域的普朗克。
2015-11-23 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Physics in the Nonlinear Universe: signatures of inflationary resonances, excitations, and scale dependence
University of Chicago（芝加哥大学）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）；NSF-Simons AI Institute for the Sky (SkAI)（NSF-西蒙斯天空人工智能研究所（SkAI））；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Center for Particle Cosmology, Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学物理与天文学系粒子宇宙学中心）
研究通过模拟分析多种原始非高斯性模板，探讨其在晚期密度场中的非线性特征，发现弱引力透镜数据在特定尺度下可提供有力约束。
2026-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Issues Concerning Loop Corrections to the Primordial Power Spectra
我们阐述了10个原则，试图澄清争论红外线环修正原始标量和张量的暴胀功率谱。除其他事项外，我们注意到，现有的建议非线性扩展的标量波动场$ζ$引入新的紫外发散，没有人知道如何重整化。慢滚参数$ε$的逆幂也会增强这些假定观测量的环路修正和更高的修正因子。我们提出了一个扩展，应该表现得更好。
2012-07-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The primordial "f_NL" non-Gaussianity, and perturbations beyond the present horizon
我们指出，对于红倾的原初功率谱（n<1），原初非线性“fNL”项可能产生非物理意义上的大的CMB各向异性，这是因为它与最大尺度的原初涨落耦合。我们考虑一个运行的光谱指数的原始功率谱模型，并在非常低的波数过渡。我们发现，只有负运行的谱指数模型是允许的，只要没有过渡在一个低波数（即k<<1）。对于常数谱指数的模型，利用最近的CMB和SDSS资料，我们发现在1 σ水平上，在锐截止模型的转换尺度上log（k_c/k_0）>-184。
2009-06-14 astro-ph.CO
Scale-invariant enhancement of gravitational waves during inflation
计算了受激旁观者标量场的暴胀单圈张量功率谱。最近对原始黑洞的研究表明，暴胀曲率扰动在小尺度上可能是巨大的。增强的曲率扰动可以由观众标量场波动的急剧增强引起。在这封信中，我们使用内-内形式，计算了这样一个在动量空间中具有尖峰的受激旁观者场对原初引力波的单圈量子修正。我们发现在这个完整的量子设置的尺度不变的循环校正，在以前计算的标量诱导张量模式的尖锐的峰值校正。特别是在超哈勃尺度下，原初引力波也被放大，这可以理解为标量场的激发对真空的博戈留波夫变换。这一机制使我们能够利用当前和未来的宇宙微波背景和引力波实验来探测极短距离尺度上的标量场性质，为暴胀宇宙学打开了一扇新的窗口。
2022-12-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Shapes and features of the primordial bispectrum
如果在暴胀过程中发生了慢卷的时间依赖性破坏，那么原始曲率扰动的关联函数应该具有尺度依赖性特征，这种情况从宇宙微波背景（CMB）数据中得到了勉强的支持。我们提供了一种新的方法来分析原始双谱中此类特征的出现，从而产生新的一致性关系，并证明搜索由正交和局部模板调制的振荡模式是合理的。在尖锐特征的假设下，我们发现曲率扰动的立方耦合可以用两种特定动量组态的双谱表示，例如局部和等边。这使我们能够得到不同的双谱形状之间的一致性关系，这在原则上可以在未来的CMB调查进行测试。此外，基于形式的一致性关系，我们构造新的双参数模板的功能，包括所有已知的形状。
2017-05-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Physics in the Nonlinear Universe: Revealing the oscillating halo bias from cosmological collider models
University of Chicago（芝加哥大学）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（宇宙学物理卡弗里研究所，芝加哥大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理 perimeter 研究所）
研究宇宙学对撞机模型中初始条件含有的极高能粒子物理信息，开发新模拟方法，测量振荡晕偏差，发现其与晕质量等相关，信号独特不易被模拟，模拟及代码已公开。
2026-07-29 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes and secondary gravitational waves from inflationary model with a non-canonical kinetic term
在非正则动力学项的峰值作用下，原始曲率扰动的振幅在小尺度下可以增强7个数量级，而在大尺度下与观测结果保持一致.峰值函数和暴胀势不受此机制的限制。我们以Higgs模型和T模型为例，展示了丰富的不同质量的原初黑洞暗物质和不同峰值频率的标量诱导次级引力波是如何产生的。我们还发现，原初曲率扰动和标量诱导次级引力波的能量密度的增强功率谱可以有一个尖锐的峰值，也可以有一个宽的峰值。由增强机制产生的具有$10^{-14}-10^{-12} M_{\odot}$周围质量的原初黑洞可以构成几乎所有的暗物质，伴随原初黑洞产生的标量诱导次级引力波可以通过脉冲星定时阵和天基引力波观测站进行检测。因此，该机制可以通过原始黑洞暗物质和引力波观测来检验。
2021-04-10 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological long-wavelength solutions and primordial black hole formation
在与长波方案相容的一般规范条件下，我们构造了无对称性的宇宙学长波解。然后，我们指定在不同的时间切片的解决方案之间的关系。将这个一般框架应用于球对称，我们导出了共形平坦空间坐标下常平均曲率切片中的长波解与共动规范下的渐近拟齐次解之间的对应关系，并比较了这两种方法下PBH形成的数值结果.为了讨论PBH的形成，使用$\tildeδ_{c}$是方便和常规的，该值是在最低阶长波长展开中，在层位入口处，在同动切片中在阈值处的平均密度扰动所取的值。数值计算发现，在补偿模型中，从过密区到FRW宇宙的跃迁越尖锐，$\tildeδ_{c}$就越大。我们建议，对于状态方程$p=(Γ-1)ρ$，我们可以应用最小值$\tildeδ_{c, {\rm min}}\simeq [3Γ/(3Γ+2)]\sin^{2}\left[π\sqrt{Γ-1}/(3Γ-2)\right]$和最大值$\tildeδ_{c, {\rm max}}\simeq 3Γ/(3Γ+2)$的解析公式。对于曲率变量$ψ_{0,c}$的阈值峰值，我们发现转变越尖锐，$ψ_{0,c}$变得越小。我们对这一特点进行了分析。使用简化的模型，我们还分析推导出的环境效应，$ψ_{0,c}$可以显着更大（更小），如果潜在的更长的波长的密度扰动是积极的（消极的）。
2015-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary primordial black holes for the LIGO gravitational wave events and pulsar timing array experiments
原初黑洞是解释LIGO探测器观测到的引力波信号的候选对象之一。在早期宇宙的几种现象中，宇宙暴胀是由大的原始密度扰动产生PBH的一个主要例子。本文讨论了将观测到的GW事件解释为由宇宙暴胀产生的PBH并合的可能性。原始曲率扰动应该足够大，以产生相当数量的PBH，因此我们有其他几个探测器来测试这种情况。我们指出，目前的脉冲星定时阵列（PTA）实验已经对二阶效应产生的GWs提出了严格的限制，而宇宙微波背景辐射（CMB）的观测对其$μ$畸变提出了严格的限制。特别地，发现标量功率谱应该在$k \sim 10^{6}$ Mpc $^{-1}$处具有非常尖锐的峰值，以满足所需的PBH丰度，同时避开来自PTA实验的约束以及$μ$失真。我们提出了一种机制，可以实现这样一个尖锐的峰值。在未来，可以探测/排除通过几乎高斯波动产生PBH的简单通货膨胀模型。
2017-06-04 astro-ph.CO hep-ph
Hawking-radiation-ignited autocatalytic formation of primordial black holes
Department of Physics, Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯·舍甫琴科国立大学物理系）
通过霍金辐射引发的自催化机制，研究原初黑洞的形成与自我淬灭过程，预测了引力波背景的特征。
2025-11-22 astro-ph.CO gr-qc nlin.PS
Threshold of Primordial Black Hole Formation against Velocity Dispersion in Matter-Dominated Era
本文研究了在物质主导时代速度色散对原初黑洞~（PBH）形成的影响。速度色散是通过扰动的非线性增长而产生的，并有可能阻碍引力坍缩，从而阻碍PBH的形成。为了使讨论清楚，我们考虑两个不同的长度尺度。较大的一个是引力坍缩发生的地方，这可能导致PBH的形成，和较小的一个是由于非线性相互作用的速度色散的发展。通过比较自由落体时间尺度和粒子穿过坍缩区的时间尺度，我们估计了速度色散对PBH形成的影响。作为示范，我们考虑对数正态功率谱的初始密度扰动的峰值$σ_0^2$在一个规模，对应于较大的规模。我们发现，在视界入口处的密度扰动$\tilde δ_{\rm th}$的阈值为PBH形成标度为$\tilde δ_{\rm th}\propto σ_0^{2/5}$为$σ_0\ll1$。
2023-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relativistic effects and primordial non-Gaussianity in the matter density fluctuation
通过求解非线性广义相对论方程组，给出了非相对论物质流真时超曲面中物质密度涨落的三阶解析解。真时超曲面提供了一个坐标系，局部观测者可以在不知道其邻域之外的情况下建立该坐标系，同时还提供了与相对论背景下的局部牛顿描述的物理联系。利用共动规范场中的曲率微扰建立了解析解的初始条件，阐明了曲率微扰对非线性演化的影响。由于相对论方程的非线性，我们计算了有效的非高斯参数。通过适当的坐标重标度，我们证明了等效原理的尊重和相对论效应消失在大尺度极限。
2016-01-21 astro-ph.CO
Primordial Physics in the Nonlinear Universe: mapping cosmological collider models to weak-lensing observables
University of Chicago（芝加哥大学）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）；NSF-Simons AI Institute for the Sky (SkAI)（NSF-西蒙斯天空人工智能研究所（SkAI））；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本文提出一种方法，通过任意双谱信号运行宇宙模拟，生成三十多个PNG生成模板，研究碰撞物理在非线性密度场中的特征，并利用弱透镜观测预测约束。
2026-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-Gaussian Features of Primordial Gravitational Waves
通过构造张量双谱非线性参数的模型无关模板，我们探索了原初引力波可能的非高斯特征。我们的分析是基于通货膨胀的有效场论，它不依赖于特定的模型，因此结果是相当通用的。分析进一步表明，压缩极限张量双谱的检测概率比等边极限张量双谱的检测概率高得多。我们还讨论了在即将到来的CMB飞行任务的可探测性的前景。
2018-09-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scalar-induced gravitational waves and primordial black holes from a localized bump or dip feature in a single-field inflationary potential
该研究探讨了单场膨胀势中局部特征对原初黑洞形成和引力波谱的影响，展示了其与观测限制的兼容性及未来探测潜力。
2026-03-12 astro-ph.CO
Primordial Black Holes from Primordial Voids
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences（国际理论物理中心亚太分校，中国科学院大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)（亚太理论物理中心）
研究通过原初空洞的非线性反弹机制，揭示了原初黑洞形成的新途径，并探讨其对暗物质丰度和宇宙学信号的影响。
2025-12-23 astro-ph.CO gr-qc
UV-protected (Natural) Inflation: Primordial Fluctuations and non-Gaussian Features
我们考虑紫外线保护的暴胀，暴胀子的潜力是通过量子（单圈）打破一个全球性的对称成为一个离散的对称。在这个模型中，所有的耦合尺度都是次普朗克尺度。这是通过将暴胀子动力学项与爱因斯坦张量耦合来实现的，这样在高能量下摩擦力会被引力增强。在这方面，这种新的相互作用使几乎任何潜在的足够的通货膨胀，同时保持系统微扰酉。我们表明，即使引力增强摩擦本质上包含新的非线性，紫外保护的通货膨胀（和任何类似的模型）的行为作为一个单一的领域的情况下，红色倾斜的频谱和潜在的可检测的引力波。有趣的是，我们发现，在局部形式的曲率扰动的非高斯完全由非线性规范变换从空间平坦的均匀场规范和/或违反宇称的相互作用的暴胀子和规范玻色子占主导地位。特别地，违反奇偶性的相互作用可以产生可检测的非高斯性。
2014-07-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Consistency relations for large scale structures with primordial non-Gaussianities
我们研究了当初始密度场不是高斯分布时，如何修正大尺度结构的一致性关系。我们认为这两种情况下，原始密度场可以被写为一个非线性功能的高斯场和更一般的情况下，原始密度场的概率分布可以扩展周围的高斯分布，直到所有的订单超过$δ_{L0}$。工作在非高斯参数$f_{\rm NL}^{(n)}$或$S_n$的线性顺序，我们发现，修改的物质密度场的一致性关系，因为它们包括额外的贡献，涉及所有顺序混合线性-非线性相关$\langle \prod δ_L \prod δ\rangle$。我们推导出恢复简单高斯形式的一致性关系所需的条件。这对应于在压缩极限中变为高斯的情况。我们的结果也适用于有偏示踪剂，速度或动量的互相关。
2018-01-19 astro-ph.CO
Nonlinear $E$-mode clustering in Lagrangian space
利用大尺度结构$N$ -体模拟方法研究了拉格朗日空间中的非线性$E$ -模聚类，并利用拉格朗日空间中的位移场信息恢复了原始线性密度场。我们发现，与欧拉非线性密度场相比，拉格朗日空间中的$E$模位移场将$k$与初始密度场的互相关尺度提高了6-7倍，包含了两个数量级的原始信息.这说明了势密度重建算法的能力，以改善重子声振荡测量从当前和未来的大尺度结构调查。
2017-02-14 astro-ph.CO
Generation of Primordial Black Holes and Gravitational Waves from Dilaton-Gauge Field Dynamics
本文研究了与暴胀子动力学耦合的$U(1)$规范场的粒子产生的观测特征。关于规范动力学函数的形式，我们考虑了它在某个时刻变得稳定的可能性，这使得规范场的增长功率随着急剧的跃迁而非单调地演化。值得注意的是，规范场的大量产生发生在暴胀后期的超视界尺度上，而在暴胀期间的中间尺度上扰动被增强。我们发现，它可以预测一个凹凸不平的形状的曲率功率谱，导致产生的原始黑洞作为一个暗物质膨胀后。我们还估计了由规范场产生的两类张量模：暴胀过程中产生的原初引力波和暴胀后曲率扰动增强产生的感生引力波。我们表明，这两个是潜在的测试与未来的天基引力波干涉仪。
2019-12-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bayesian inflationary reconstructions from Planck 2018 data
我们使用普朗克2018年的极化数据提出了三种非参数贝叶斯原始重建：线性样条原始功率谱重建，三次样条暴胀势重建和尖锐特征的原始功率谱重建。所有这三种方法都有条件地显示出在多极范围$\ell\sim20$到$\ell\sim50$中原始功率谱中的振荡特征的暗示，这在一定程度上保留在边缘化之后。我们发现没有证据表明偏离纯幂律在一个广泛的可观察的窗口（$50\lesssim\ell\lesssim2000$），但发现参数化是首选的，能够占缺乏分辨率在大角度尺度由于宇宙方差，并在小角度尺度由于普朗克仪器噪声。此外，晚期宇宙学参数不受这些原始功率谱扩展的影响。这项工作旨在提供背景，并提供普朗克2018年论文中发现的贝叶斯原始重建工作的更多细节。
2019-11-11 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Comparing multi-field primordial feature models with the Planck data
在本文中，我们使用一个完整的经典原始标准钟模型作为例子，开发了一种方法，直接比较复杂的多场特征模型的数值预测与普朗克数据，包括普朗克2018 Plik未分组似然和统计上最强大的CamSpec 2020温度和极化数据的似然。由于这个双场暴胀模型提供了过多的原始特征光谱，这些光谱代表了在扩展的宇宙学尺度上非平凡分布的尖锐和共振特征信号的组合，因此以前使用分析模板的尝试未能令人满意地解决其数据比较问题。本文的方法，包括数值预报，有效的参数建设和嵌套的采样数据比较，使我们能够有效地探索每一个可能的光谱从模式。我们在三个不同的频率范围内对所得到的特征候选进行分类。我们使用贝叶斯证据来评估候选人在基线模型上的统计显著性，同时考虑到额外参数的影响和别处效应。虽然没有一个候选是统计上显着的，本文的方法可以用来促进未来的模型建设和原始特征的数据筛选过程中，候选人可以受到进一步的测试与数据，即将到来的宇宙微波背景偏振观测和星系调查。
2021-05-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Amplification of Primordial Perturbations from the Rise or Fall of the Inflaton
下一代的宇宙微波背景、引力波和大尺度结构实验将为小尺度上探测原始功率谱提供前所未有的机会。潜伏在小尺度上的一个令人兴奋的可能性是原始功率谱的急剧上升：这可能导致原始黑洞的形成，提供暗物质候选者或LIGO-Virgo合作观察到的黑洞。在这项工作中，我们开发了一种机制的放大小尺度的原始功率谱，在单场暴胀的背景下，在暴胀子潜在的阶梯状功能。具体地说，我们考虑了势的向上和向下两个步骤。我们还讨论了扰动之间强耦合的可能性，因为阶跃特征引起的势导数随时间变化的场值的快速变化，可以使耦合更强。因此，我们发现，扰动可以保持弱耦合，但充分增强，如果步骤实现的快速变化的潜在衍生物的一些分数的e倍，$\mathcal O(\mathcal P_{\mathcal R}^{1/2}) \lesssim ΔN < 1$，其中$\mathcal P_\mathcal R$是功率谱的曲率扰动在当时。我们还讨论了由暴胀子捕获在局部极小值处的PBH形成率，这可能发生在具有向上台阶的势中。
2022-02-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Ineludible non-Gaussianity of the Primordial Black Hole Abundance
我们研究了原始黑洞的形成，它们是由早期宇宙中的大超密度坍缩产生的。由于密度衬度与共动曲率扰动之间存在非线性关系，因此超密度统计必然是非高斯的。我们表明，原始黑洞在形成的丰度可能不会被捕获的微扰方法，保留了前几个累积量的非高斯概率分布。我们提供了两种技术来计算非高斯丰度的原始黑洞在形成，一个基于峰值理论和阈值统计。我们的研究结果表明，不可避免的非高斯性质的不均匀性的能量密度，使它更难产生PBH。我们提供了简单的（半）分析表达式来计算非高斯丰度的原始黑洞，并表明，对于窄和宽的功率谱的高斯情况下，从阈值统计再现的功率谱的振幅增加了一个因素${\cal O}(2÷3)$。
2019-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fast Estimation of Gravitational and Primordial Bispectra in Large Scale Structures
我们提出了一个快速估计的全暗物质的三维粒子分布的双谱依赖于一个可分离的模态展开的双谱的实现。精确双谱估计的计算成本相对于仿真演化是可以忽略的，因此各向同性双谱可以在评估功率谱时用作标准诊断。作为一个应用程序，我们测量的引力和原始暗物质双谱的演化$N$体模拟高斯和非高斯初始条件的本地，等边，正交和扁平的形状。将结果与使用3D可视化，3D形状相关性和累积双谱信噪比的理论模型进行比较，所有这些都可以非常快速地进行评估。我们测量的双谱由$\mathcal{O}(50)$系数确定，它可以用作非线性区域和非高斯初始条件下的拟合公式。在非线性制度与$k<2h\,\mathrm{Mpc}^{-1}$，我们发现一个很好的相关性之间的测量暗物质双谱和一个简单的模型的基础上的“恒定”双谱加上（非线性）树级引力双谱。在相同的范围内的非高斯模拟，我们发现一个很好的相关性之间的测量额外的双谱和一个恒定的模型加上（非线性）树级原始双谱。我们证明了非高斯双谱的常数贡献可以理解为引力双谱中常数模的时移，这是由单晕模型激发的。该额外的非高斯常数贡献的最终振幅与原始双谱中的常数模式的初始振幅直接相关。我们还评论了规则网格和玻璃初始条件对双谱的影响。
2012-07-24 astro-ph.CO
Modeling the large-scale power deficit with smooth and discontinuous primordial spectra
我们研究了一组宇宙学模型的原始功率谱有一个大规模的功率赤字。标准幂律谱受到一些新参数描述的长波修正，导致对宇宙微波背景各向异性的修正。新的参数适合于不同的数据集：温度，温度和极化，低红移的$H_0$的测定，重子声学振荡。我们讨论了修改后的频谱的统计意义，从频率论和贝叶斯的角度。我们的分析表明，考虑打破标量张量一致性的模型，或在远超哈勃极限中具有可忽略功率的模型的动机。我们提出了什么似乎是一个新的规模约350 Mpc以上的原始（标量）功率谱急剧减少约20%的实质性证据。
2019-07-26 astro-ph.CO
Probing higher-order primordial non-Gaussianity with galaxy surveys
通过平方公里阵列（SKA）的射电连续星系调查，欧几里德的光度星系调查及其组合，我们预测了未来对原始非高斯性的限制。我们重点研究了局域型高阶非线性参数对参数估计的潜在影响，特别是暴胀相容性不等式的证明。非标准的暴胀模型，如多场模型，引入了大尺度下星系的尺度依赖随机成团，这是对原初密度涨落产生机制的独特探索。Fisher矩阵分析表明，SKA提供的深度和广度的观测更有利于约束$τ_{\rm NL}$，而Euclid由于红移信息对$f_{\rm NL}$有很强的约束力，这表明两者之间的联合分析对于打破非线性参数之间的简并是非常必要的。完整的SKA和Euclid的组合将达到所需的精度水平，以确认即使是$f_{\rm NL}\approx 1.5$和$τ_{\rm NL}\approx 17$的一致性不等式，虽然它仍然是很难的一个单一的调查，以确认它时，$f_{\rm NL}\lesssim 2.7$。
2016-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
