裸质量项对暴胀后再加热过程的影响

我们考虑了当暴胀势在其极小值附近取形式 $V(\phi)= \lambda \phi^k$ 且 $k \ge 4$ 时，暴胀子裸质量项的影响。我们主要关注 $k=4$ 的情况，但也讨论了一般情形。此外，我们假设 $\lambda \phi_{\rm end}^2 \gg m_\phi^2$，其中 $\phi_{\rm end}$ 是暴胀膨胀结束时的暴胀子场值。我们表明，质量项的存在（可能由辐射修正或超对称破缺引起）会显著改变再加热过程，因为当 $\lambda \phi^2$ 降至 $m_\phi^2$ 以下时，暴胀子凝聚体的状态方程从 $w_\phi=\frac{1}{3}$ 变为 $w_\phi=0$。我们证明，对于质量 $m_\phi \gtrsim T_{\rm RH}/250$，质量项将在再加热阶段占主导地位。我们计算了再加热由暴胀子衰变（至费米子、标量或矢量）或暴胀子散射（至标量或矢量）引起时，对再加热温度的影响。对于散射至标量且无衰变的情况，我们推导出了暴胀子裸质量的强上限 $m_\phi < 350~{\rm MeV} (T_{\rm RH}/10^{10}~{\rm GeV})^{3/5}$，因为总是存在充当冷暗物质的残余暴胀子背景。我们还考虑了裸质量项对暴胀子凝聚体碎裂的影响。