模拟暴胀宇宙：从单场到轴子-U(1)模型

我们基于数值格点模拟对暴胀时期进行非线性研究。格点模拟是早期宇宙学中的知名工具，已被广泛用于研究暴胀后的再加热时期。我们将这一已知方法推广至暴胀时期。作为在远早于暴胀结束前对暴胀时期的首次模拟，论文第一部分聚焦于最小单场暴胀模型。我们讨论了在格点上模拟暴胀所需的概念与技术要素。该模拟用于重现近乎尺度不变的标量扰动谱，以及由势中的台阶引起的功率谱振荡。第二部分中，我们聚焦于更为复杂的轴子-U(1)暴胀模型，并给出该模型在深度暴胀时期的首次格点模拟。我们利用模拟发现了该模型原初标量扰动的新特性。在理论的线性 regime 中，我们发现高阶非高斯性（超越三谱）是描述标量扰动统计性质的关键。相反，在理论的非线性 regime 中，我们发现扰动近乎高斯。这放宽了由原初黑洞过量产生所给出的现有限制，使得如LISA等即将开展的实验可观测范围内的引力波信号成为可能。我们的结果表明，格点模拟可作为研究暴胀时期及其观测特征的有力工具。