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我们应从高能标暴胀中预期多少个 $e$-折叠?

高能物理 - 理论 2014-10-02 v2 宇宙学与河外天体物理 广义相对论与量子宇宙学

摘要

我们探讨了如果暴胀发生在量级为 101610^{16} GeV 的能量标度下,我们自然应预期多少个 ee-折叠的问题。我们使用经典相空间中轨迹的正则测度,并将其专门化至具有单个标量场的平坦宇宙情形。虽然该测度没有精确的解析表达式,但我们能够推导出决定其行为的各种条件。对于二次势 V(ϕ)=m2ϕ2/2V(\phi)=m^{2}\phi^{2}/2(其中 m=2×1013m=2\times10^{13} GeV 且在 MPl=2.4×1018M_{{\rm Pl}}=2.4\times10^{18} GeV 处截断),我们在 Friedmann-Robertson-Walker 轨迹集上发现 ee-折叠的期望值为 2×10102\times10^{10}。对于余弦暴胀 V(ϕ)=Λ4[1cos(ϕ/f)]V(\phi)=\Lambda^{4}[1-\cos(\phi/f)](其中 f=1.5×1019f=1.5\times10^{19} GeV),我们发现预期的 ee-折叠总数为 50,这恰好满足我们要观测到的宇宙需求;若 ff 更大,则通常会获得超过 50 个 ee-折叠。我们得出结论:在大场模型中应预期大量的暴胀,而在小场(山顶)情形中暴胀则较为有限。

关键词

引用

@article{arxiv.1405.5538,
  title  = {How Many $e$-Folds Should We Expect from High-Scale Inflation?},
  author = {Grant N. Remmen and Sean M. Carroll},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1405.5538},
  year   = {2014}
}

备注

13 pages, 4 figures. PRD version