超慢滚 inflation 引发的自发性 baryogenesis 与原始黑洞暗物质

我们提出了一个统一框架，其中暗物质 (DM)、宇宙的重子不对称以及可探测的随机引力波背景均源自超慢滚 (USR) 膨胀。 USR 阶段中势能场速度的剧烈抑制，除了用于产生原始黑洞 (PBH) DM 之外，还可作为自发性 baryogenesis 的初始条件。该机制在 PBH 丰度与重子产量之间建立了可预测的相关性，实际上将重heating 温度 $T_{\rm reh}$ 固定为后峰原始功率谱斜率和 CMB 尺度上的能量比张量比 $r_{\rm CMB}$ 的函数。我们进行了一个简单的参数空间扫描，表明虽然“平坦”谱尾允许高尺度 inflation ($r_{\rm CMB} \lesssim 10^{-3}$，$T_{\rm reh} \lesssim 10^{14} \text{ GeV}$），但小部分能量比张量比可能被未来的 CMB B 极化实验探测到；而陡峭的谱尾则强制进行大幅降低尺度的 inflation，若不避免重子过生产，$r_{\rm CMB}$ 将不可观测。后者可通过引力波天文学来打破这种退行性：LISA 和 DECIGO 能够探测与asteroid 质量 PBH DM 相关的诱发引力波背景，而 Einstein Telescope (ET) 则可作为谱特征鉴别器，仅对高尺度情形的宽带信号敏感。