具有畴壁时期的宇宙中的宇宙学扰动

当场的势能具有被自发破缺的离散对称性时，会形成称为畴壁的拓扑保护片状表面。由于该条件在场论中十分常见，早期宇宙中很可能曾在某时刻产生过许多此类壁。此外，对于具有足够丰富结构的势能，这些壁可连接并形成（在宏观尺度上）均匀且各向同性的网络，该网络在衰变前的一段时间内主导宇宙的能密度。本论文中，我们研究具有短暂畴壁主导期的宇宙学中大尺度扰动的命运。将畴壁网络在宏观尺度上视为相对论性弹性固体，我们展示在暴胀期间退出视界的扰动在重新进入视界前，会在畴壁时期被抑制。这种功率抑制发生的原因是，与类流体宇宙不同，类固体宇宙能在宏观尺度上支撑可观的各向异性应力梯度，其有效地充当了标量和张量模式的质量。有趣的是，在此宇宙学中，原初标量功率谱的振幅可更接近 1，却仍能给出今日观测到的 $10^{-9}$ 值。结果，对暴胀能标的通常限制被放宽到更接近（更自然的）普朗克标度的值。在本论文最后部分，作为存在性证明，我们提出一个带 $N$ 个“瀑布”场的混合暴胀模型，可实现所提议的宇宙学。在该模型中，当近似 $O(N)$ 对称性在暴胀结束时被自发破缺会形成畴壁网络，并且对于 $N \geq 5$，我们展示在参数空间中存在一个区域，使得网络在衰变并再加热宇宙前主导能密度数个 e 折。