赝标量暴胀中的重子不对称性与引力波

在由类轴子赝标量场驱动的暴胀模型中，暴胀子 a 可能通过陈-西蒙斯（Chern-Simons）型相互作用 $L \subset a/(4\Lambda) F\tilde{F}$ 与标准模型超荷耦合。这种耦合导致暴胀期间，尤其是在其最后阶段，产生爆发性的规范场，这带来了有趣的现象学后果：一方面，原初超磁场是最大螺旋度的。因此，它能够在电弱对称性破缺前后，通过标准模型手征反常，促成非零重子数的产生。另一方面，暴胀期间的规范场产生会反作用于原初张量功率谱，在随机引力波背景中留下印记。本文聚焦于这两种现象之间的关联。在瞬时再加热的近似下，我们 (1) 更新了对赝标量暴胀中超磁场引发重子生成的研究，并 (2) 考察了其对引力波谱的相应影响。我们发现，成功的重子生成要求抑制标度 Lambda 约为 Lambda ~ 3 x 10^17 GeV，这对应于一个相对弱耦合的轴子。暴胀末期的规范场产生通常伴随着引力波谱中频率在 MHz 范围或以上的一个峰值。探测这样的峰值超出了当今技术的能力；但在未来，它可能成为赝标量暴胀重子生成的确凿信号。反之，确实能产生可观测引力波信号的模型则面临重子数过量产生的问题，除非再加热温度低于电弱标度。