引力暴胀子衰变与等级问题

我们研究了 G. Dvali 提出的针对等级问题的大$N$物种解对暴胀后宇宙再加热的影响。Dvali 的提议包含除了标准模型粒子之外额外的$N \sim 10^{32}$个具有$Z_2$守恒且质量约为 1 TeV 的量子场，这些场将引力减弱了$1/N$倍，从而解释了 Planck 尺度与电弱尺度之间的等级差异。我们表明，在这种情景下，暴胀子场通过引力衰变通道的衰变率增强了$N$倍，因此在量子引力效应对引力衰变率不重要的极限下，它们非常有效地衰变为$N$种量子场。为了避免宇宙过度再加热，暴胀子质量、暴胀子的真空期望值或非最小引力耦合必须经过严格的精细调节。我们的结论即使在理论中的某种对称性禁止引力衰变时仍然成立；如果暴胀子量子的数密度大于临界值，宇宙仍可能通过暴胀子的湮灭而过度再加热。