暴胀期间及之后希格斯凝聚体的产生及其衰变

我们研究了标准模型希格斯场在暴胀期间及之后与引力最小耦合时的动力学。在标准模型真空稳定的机制下，我们发现无论其初始值如何，希格斯场在约 30 个 e 折叠的暴胀后都会变为轻的旁观者场。一旦希格斯场变轻，对于暴胀能标 $H_*=10^4$ GeV，其均方根值 $h_*$ 会在约 85 个 e 折叠内弛豫至平衡态；而对于 $H_*=10^{10}$ GeV，则需 20 个 e 折叠。平衡值由 $h_*\sim0.36 \lambda^{-1/4}H_*$ 给出，其中 $\lambda=0.09 \dots 0.0005$ 是能标 $H_*=10^4 \dots 10^{10}$ GeV 处的希格斯自耦合常数。我们表明，暴胀后希格斯凝聚体的主要衰变通道是标准模型规范玻色子的共振产生。对于一组参数，我们发现凝聚体的显著部分在希格斯振荡开始后的 340 到 630 个哈勃时间之间衰变，具体取决于 $H_*$ 且呈非平凡依赖关系。希格斯微扰在暴胀期间对应于等曲率模，但它们可能在后期阶段（例如通过调制再加热过程）产生显著的绝热微扰。然而，这要求暴胀子（inflaton(s)）在希格斯振荡开始后的几百个哈勃时间内完成衰变。