宇宙再加热的运动学

我们利用热量子场论计算了标量场在包含其他标量粒子和费米子且具有规范相互作用的等离子体中的弛豫率。该结果给出了宇宙再加热率，从而确定了暴胀宇宙学中“热大爆炸”的温度。总弛豫率源于多种过程，包括衰变与逆衰变以及由散射引起的朗道阻尼。它涉及量子统计效应和非壳层输运。其温度依赖性可能高度非平凡，使得无法以简单方式用模型参数表达再加热温度。我们特别关注等离子体中修正的色散关系导致的相空间温度依赖性。我们发现，这对微扰再加热的效率可能产生剧烈影响，而该效率取决于原初等离子体中粒子的相互作用方式。对于某些相互作用，热质量可有效关闭主导耗散过程的相空间，从而对再加热温度施加上限。在其他情况下，它们则开启新的耗散通道，进而提高再加热温度。在高温下，我们发现宇宙甚至可以通过与费米子的耦合被加热，而由于泡利阻塞，这种耦合通常被认为可忽略不计。这些效应也可能与重子生成、暗物质产生、模场的命运以及温暴胀情景相关。