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暴胀总是半经典的:扩散主导会过度产生原初黑洞

宇宙学与河外天体物理 2023-06-06 v3 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 理论

摘要

我们使用随机暴胀的 Hamilton-Jacobi(H-J)表述来描述暴胀子在超慢滚(USR)期间的演化,并考虑场的速度及其引力反作用。我们展示了该形式体系如何使人们修改现有的慢滚(SR)公式,使其在 SR regime 之外也完全有效。然后我们计算了由暴胀势中的平台所形成的原初黑洞(PBHs)的质量分数 β\beta。通过充分计入暴胀子进入平台时的速度,我们发现 PBHs 通常在暴胀子速度达到零之前就被过度产生,这排除了暴胀子动力学上自由扩散甚至随机噪声主导的时期。我们还考察了一个局部拐点,并类似地得出结论:在进入量子扩散主导 regime 之前,PBHs 已被过度产生。因此我们推测,暴胀子的演化总是以经典为主,扩散效应始终处于次要地位。平台与拐点均以欠产生与过产生 regime 之间的非常尖锐的过渡为特征。这既可视作对 PBH 暴胀产生的严重微调,也可视作分数 β\beta 与势的形状及平台范围之间的极强关联。

关键词

引用

@article{arxiv.2107.05317,
  title  = {Inflation is always semi-classical: Diffusion domination overproduces Primordial Black Holes},
  author = {Gerasimos Rigopoulos and Ashley Wilkins},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2107.05317},
  year   = {2023}
}

备注

24 pages, 7 figures, 3 Appendices. Minor changes from v1, matches version accepted for publication in JCAP