暴胀期间景观中的轴子场漂移

由于量子涨落，轴子场在暴胀期间有机会经历穿越其势函数多个极小值的场漂移。我们通过分析一个在暴胀期间存在的轴子旁观场 $\psi$ 的动力学来研究这种情况，其周期势由 $v(\psi) = \Lambda^4 [1 - \cos (\psi / f)]$ 给出。假设场的真空期望值稳定在其一个极小值处，例如 $\psi = 0$，我们使用 in-in 形式论计算 $\psi$ 的每个 $n$ 点关联函数直至 $\Lambda^4$ 的一阶。该计算使我们能够确定描述在暴胀期间特定振幅处测量 $\psi$ 的概率的分布函数。由于 $\psi$ 能够在势的势垒间隧穿，我们发现概率分布函数由一个非高斯多峰分布组成，使得在 $v(\psi)$ 中与 $\psi=0$ 不同的极小值处测量 $\psi$ 的概率随时间增加。结果，在暴胀结束时，宇宙的不同区块以轴子场振幅的不同值为特征，导致重要的宇宙学现象：(a) 暴胀结束时由轴子引起的等曲率涨落可能是高度非高斯的。(b) 如果轴子定义了标准模型耦合的强度，则导致多宇宙的具体实现。(c) 如果轴子对应于暗物质，则导致在我们可观测宇宙内暗物质以非平凡初始条件开始的可能性，意味着未来巡天的新颖特征。