超出慢滚的 primordial 黑洞与随机暴胀：I —— 噪声矩阵元
宇宙学与河外天体物理
2023-08-23 v2 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
原初黑洞（PBHs）可能形成于早期宇宙，由暴胀期间大量子涨落产生的密度大扰动引力坍缩而成。由于 PBHs 由稀有过密区形成，其丰度对扰动原初概率分布函数（PDF）的尾部敏感。因此计算扰动的完整 PDF 十分重要，这可使用“随机暴胀”框架非微扰地完成。在单场暴胀模型中，产生足够大以造就可观 PBH 丰度的扰动需违反慢滚。故有必要将随机暴胀形式体系扩展至慢滚之外。此中的关键要素为暴胀子势的随机噪声矩阵元。我们对带有违反慢滚并产生可能生成 PBH 的大扰动的特征的势，解析与数值计算了这些矩阵元。我们发现向超慢滚相的过渡导致动量诱导噪声项变得大于场噪声，而二者均指数下降数个 e-fold。噪声项随后开始回升并恢复原有量级，之后趋近于依赖于过渡后时期慢滚参数性质的常值。这将显著影响粗粒暴胀子场的量子扩散，从而影响扰动的 PDF 与 PBH 质量分数。
引用
@article{arxiv.2303.17375,
title = {Primordial black holes and stochastic inflation beyond slow roll: I -- noise matrix elements},
author = {Swagat S. Mishra and Edmund J. Copeland and Anne M. Green},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.17375},
year = {2023}
}
备注
47 pages, 8 figures, v2: matches the accepted version in JCAP, additional references and minor modification, main results unchanged