早期宇宙为何稳定且由标准模型主导的解释

标准模型（SM）在高能标处存在一种不稳定性，这在暴胀期间或刚结束后将是灾难性的，然而尚未见到新物理改变这一点。此外，量子引力的最新进展表明 SM 自由度并非唯一；一个典型的低能有效理论应包含大量隐 sector 自由度。因此令人困惑的是，来自 BBN 和 CMB 的宇宙学约束揭示早期宇宙几乎完全由 SM 主导，而暴胀子 $\phi$ 本可衰变到许多 sector。在这项工作中，我们针对所有这些现象提出如下解释：我们允许暴胀子与 Higgs 及隐 sector 之间具有带自然系数的最低维算符。此类隐 sector 被假定完全自然；这意味着所有未受保护的质量都被推至高能标并退出能谱，仅剩无质量（或受保护）自由度留存，因此暴胀子只能通过高维（且被压低）的算符再加热这些 sector。另一方面，SM 具备一个特殊特征：它包含一个轻 Higgs $H$，大概是为了生命存在，从而允许与暴胀子 $\phi H^\dagger H$ 的超可重整耦合，使得能够快速衰变到 SM。我们表明这自然地（i）由于在穿过暴胀子质量时从 IR 到 UV 提升 Higgs 自耦合的树级效应，消除了暴胀期间及之后 Higgs 势中的不稳定性，（ii）解释了为何 SM 在早期宇宙中占主导，（iii）允许暗物质通过后续动力学（或轴子等）在隐 sector 中形成，（iv）允许高再加热和重子生成，以及（v）说明了为何迄今尚未直接探测到暗物质或 SM 之外的新物理。