论热大爆炸的初始条件

F. Bezrukov; D. Gorbunov; M. Shaposhnikov

doi:10.1088/1475-7516/2009/06/029

论热大爆炸的初始条件

高能物理 - 唯象学 2010-04-14 v2

作者: F. Bezrukov , D. Gorbunov , M. Shaposhnikov

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摘要

我们分析了电弱理论中宇宙再加热的过程，其中 Higgs 场充当暴胀子。我们在标准模型 (SM) 以及 nuMSM——即 SM 通过引入三个右手单态费米子的最小扩展——的框架下，估算了宇宙的最高温度并确定了宇宙膨胀辐射主导相的初始条件。我们表明，暴胀纪元之后跟随一个与 Higgs 场振荡相关的物质主导阶段。我们研究了从 Higgs 暴胀子到 SM 粒子的能量转移，并表明宇宙膨胀的辐射主导相在温度 T_r~(3-15)*10^{13} GeV 处开始，其中上界取决于 Higgs 玻色子质量。我们估算了预热阶段单态费米子的产生率，发现它们在 T_r 处的浓度可以忽略不计。这表明在 Higgs 驱动暴胀的 nuMSM 中，惰性中微子暗物质 (DM) 的产生和重子生成是低能现象，与暴胀无关。随后我们研究了 nuMSM 的一种修改，在其拉格朗日量中加入被 Planck 标度压低的高维算符。我们阐明了这些算符在 Higgs 驱动暴胀中的作用。我们发现这些算符对暖暗物质 (WDM) 的产生和重子生成没有贡献。我们还证明，质量超过 100 keV 的惰性中微子（冷暗物质 (CDM) 候选者）可以在宇宙再加热阶段以必要的数量产生。我们论证了 DM 惰性中微子的质量不应超过几个 MeV，以免使宇宙过闭合。

关键词

Higgs 暴胀再加热惰性中微子暗物质重子生成 nuMSM

引用

@article{arxiv.0812.3622,
  title  = {On initial conditions for the Hot Big Bang},
  author = {F. Bezrukov and D. Gorbunov and M. Shaposhnikov},
  journal= {arXiv preprint arXiv:0812.3622},
  year   = {2010}
}

备注

41 pages, 5 figures. Journal version accepted in JCAP

论热大爆炸的初始条件

摘要

关键词

引用

备注

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