利用膜世界模型与二阶宇宙学扰动约束暴胀场景

暴胀宇宙学是对极早期宇宙的主要解释。目前已构建了许多符合当前观测数据的暴胀模型。本文描述了用于约束这类广泛模型参数空间的理论与数值方法。首先，研究了具有大非高斯信号的弦理论模型。对紫外狄拉克-玻恩-因费尔德暴胀产生的原初引力波振幅设定了上限。除最精细调谐的情况外，该上限与针对呈现红谱和可探测非高斯性的暴胀模型推导出的下限不相容。通过分析一般非正则作用量，发现当扰动的相速度较小时，有一类模型可以规避该上限。具有有限数量膜的多重合膜场景便是此类模型之一。对于具有潜在可观测引力波谱的模型，重合膜的数量被证明只能取小值。约束暴胀模型的第二种方法是针对一般单场模型数值计算二阶扰动。仅用标量场变分表示的二阶克莱因-戈登方程被数值求解。使用了慢滚近似的二阶源项，并证明该方法可推广至完整方程。这一过程允许一般性地研究二阶扰动的演化，并在无解析解可用的情况下计算非高斯性参数。