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暴胀 de Sitter 时空中具有 $V(\phi)=\lambda \phi^4/4!+\beta \phi^3/3!$ 的无质量极小量子标量的非微扰分析

高能物理 - 理论 2023-04-05 v3 宇宙学与河外天体物理 广义相对论与量子宇宙学

摘要

我们考虑在暴胀 de Sitter 时空中具有非对称自相互作用 V(ϕ)=λϕ4/4!+βϕ3/3!V (\phi) = \lambda\phi^4/4!+\beta\phi^3/3!λ>0\lambda >0)的无质量、极小耦合量子标量场论。该势能下有界。虽然 β=0\beta=0 的情形已被充分研究,但采用此类混合势能的动机在于它可能在晚期为 V(ϕ)V(\phi)ϕ\phi 生成有限的负真空期望值,从而在初始条件 ϕ=0=V(ϕ)\langle \phi \rangle=0=\langle V(\phi) \rangle 下,对暴胀宇宙学常数 Λ\Lambda 产生某种动力学屏蔽。本工作中,我们首先利用晚期、非微扰且红外有效的随机形式计算了 ϕ,ϕ2\phi,\, \phi^2V(ϕ)V(\phi) 的真空期望值,并估计了对暴胀 Λ\Lambda 的回反应。我们还利用 ϕ2\langle \phi^2 \rangle 计算了标量场的动力学生成质量。接下来,我们使用 Schwinger-Keldysh 形式,基于初始 Bunch-Davies 真空在一圈和两圈水平上通过量子场论计算 ϕ2\langle\phi^2\rangle。这些结果显示了随宇宙学时间增长的微扰性长期对数。随后利用最近提出的受重整化群启发的形式,我们尝试求得重整求和的 ϕ2\langle\phi^2\rangle。我们已能对其中仅含局域自能贡献的部分进行重整求和,并计算了相应的动力学生成质量。随机形式与量子场论结果的比较表明二者在数值上存在差异,尽管定性行为相似。文中讨论了此类定量不符的可能原因,并强调了两种形式所得结果中强非经典效应的体现。

关键词

引用

@article{arxiv.2211.12027,
  title  = {Non-perturbative analysis for a massless minimal quantum scalar with $V(\phi)=\lambda \phi^4/4!+\beta \phi^3/3!$ in the inflationary de Sitter spacetime},
  author = {Sourav Bhattacharya and Nitin Joshi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2211.12027},
  year   = {2023}
}

备注

v3, 38pp, 11 figures, 1 table; Added figure, references, discussions and clarifications; Improved presentation; Accepted in JCAP