BICEP2 观测下的简单膜世界暴胀模型

受 BICEP2 合作组近期宣布的 CMB $B$-mode 观测结果的启发，我们研究了 Randall-Sundrum 膜世界宇宙学中的简单暴胀模型。膜世界宇宙学效应改变了标准宇宙学中得出的谱指数 ($n_s$) 和张量 - 标量比 ($r$) 的暴胀预测。特别是，第五维度的存在增强了张量 - 标量比，使得在标准宇宙学中预测较小 $r$ 值的简单暴胀模型能够产生与 BICEP2 结果 $r=0.2^{+0.07}_{-0.05}$ 相容的 $r$ 值。未来对 BICEP2 结果的确认以及对 $n_s$ 和 $r$ 更精确的测量将使我们能够限制膜世界情景中的五维普朗克质量 ($M_5$)。我们还讨论了暴胀后的情景，即通过暴胀子衰变为标准模型粒子进行的宇宙再加热过程。当我们要求暴胀模型具有可重整性时，暴胀子仅通过 Higgs 二重态与标准模型场耦合，再加热过程由此发生。如果 $M_5$ 低至 $10^6$ GeV，暴胀子的质量将达到 ${\cal O}$(100 GeV)，从而使暴胀预测与 BICEP2 和 Planck 的结果一致。这种轻质量的暴胀子通过与 Higgs 二重态的耦合，对电弱尺度的现象学产生了一些影响。