来自暴发性粒子产生的 bumpy 暴胀
Bumpy inflation from explosive particle production
- Technical University of Sofia（索菲亚科技大学）
- 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), UTIAS The University of Tokyo（东京大学宇宙研究连携机构理数宇宙学世界顶级研究中心（ Kavli IPMU））
- University of Sussex（萨塞克斯大学）
- Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
- National Taiwan University（台湾大学）
- Pohang University of Science and Technology (POSTECH)（浦项科技大学）
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中文总结 AI 辅助
该研究通过耦合旁观场 χ 与暴胀子 φ，利用 φ_* 处 χ 从有质量变无质量引发的粒子产生及其反作用，推导得到带 bumpy 特征的有效暴胀子势。
中文摘要 AI 辅助
我们给出了具有 bumpy 特征的有效暴胀子势的第一性原理推导。我们考虑了一个旁观场 χ 与暴胀子 φ 的耦合，使得对于几乎所有 φ 的取值，χ 都是有质量的，但当暴胀子越过 φ_* 这个值时，χ 会变为无质量，这会在 φ=φ_* 处引发 χ 粒子的暴发性产生。通过考虑粒子产生的反作用，我们在有效势中得到了 bumpy 特征。
英文摘要
We present a first-principles derivation of an effective inflaton potential with a bumpy feature. We consider the coupling of a spectator field χto the inflaton ϕsuch that χis massive enough for almost all values of ϕ, but becomes massless when the inflaton crossed the value ϕ_\star. This gives rise to a burst of χ-particle production at ϕ=ϕ_\star. By taking the backreaction of the particle production, we obtain a bumpy feature in the effective potential. We discover that for certain choices of the interaction constants and field scale relevant for particle production, the backreaction-induced bumpy effective potential can lead to a sizable enhancement in the curvature perturbation. In particular, the enhancement can be large enough to generate observationally relevant amounts of primordial black holes and stochastic gravitational wave backgrounds.
