自发对称破缺的宇宙学后果

粒子物理学的标准模型和宇宙学的 $\Lambda$CDM 模型都无法完整描述我们的宇宙。两者都面临挑战，包括解释暗物质的本质、宇宙初始条件的起源以及希格斯玻色子质量的微调问题。本论文考察了自发对称破缺的宇宙学意义，以解决其中一些问题，专注于具有非平凡真空结构的理论。我们引入了一种名为“accidents”的新型初等标量，其作为真空流形上意外平坦方向的产物：与 Nambu-Goldstone 玻色子方向不同，accidents 方向与任何对称性无关。辐射修正导致 accidents 具有一环被压制的质量，使其天然轻质。我们提议 accidents 可作为可行的暗物质候选者，以及驱动宇宙气体膨胀的初始场。我们构建了一个混合气体膨胀模型，其中膨胀势是 accident 方向，天然平坦。在 accidents 气体膨胀模型中，如果真空流形具有非平凡拓扑结构，则在气体膨胀结束后会形成宇宙弦和域壁。此类拓扑缺陷产生随机引力波背景。最后，我们考察了暗磁单极子的宇宙学产生。聚焦于来自 SO(3)$\rightarrow$SO(2) 对称破缺的 't Hooft-Polyakov 单极子，我们探讨了第二级和第一级相变，并确定单极子余強密度匹配暗物质密度的参数空间。该模型还包含稳定的巨型规范玻色子。我们发现暗规范玻色子的余強密度始终远高于单极子密度，得出结论暗单极子无法在暗物质中占据重要比例。