弗里德曼宇宙中大质量粒子对产生与振荡及其对暴胀的影响

我们研究时变宇宙学项 $\tilde\Lambda$ 与哈勃函数 $H$ 的经典弗里德曼方程，以及产生大质量 $M\gg H$ 粒子的量子化场方程，即暗能量与物质相互作用的 $\tilde\Lambda$CDM 情景。将经典慢变分量 ${\mathcal O}(H^{-1})$ 与量子快变分量 ${\mathcal O}(M^{-1})$ 分离。前者服从弗里德曼方程，后者服从一组非线性微分方程。对量子快变分量方程进行数值求解，我们发现微观时间尺度 ${\mathcal O}(M^{-1})$ 上大质量粒子-反粒子对的产生与振荡。其在微观时间上的密度与压强平均不为零。这意味着在宏观时间尺度 ${\mathcal O}(H^{-1})$ 上形成大质量对等离子体态，其有效密度与压强贡献于弗里德曼方程。考虑由时变宇宙学项驱动、并被大质量对等离子体态减慢的暴胀，我们得到与近期观测相符的谱指数与张标比关系。我们讨论了无奇点前暴胀、CMB 大尺度异常，以及印刻于功率谱上的暗物质密度扰动。