格点上的超慢滚暴胀 I：反作用与非线性效应

在暴胀的最后阶段违反慢滚机制可以显著增强曲率扰动，这一场景常在产生原初黑洞和小尺度标量诱导引力波的模型中被调用。当扰动增强时，我们接近树图计算不足且非线性修正可能变得相关的区域。在这项工作中，我们对超慢滚（USR）动力学进行格点模拟，以研究非线性效应的重要性，包括对背景的反作用以及扰动的演化。我们对各种 USR 势的系统研究表明，当树级曲率功率谱峰值达到 $\mathcal{P}^{\rm max}_{\zeta} = {\cal O}(10^{-3})-{\cal O}(10^{-2})$ 时，非线性修正显著，有 5%-20% 的修正。更大的增强会产生更大的差异。我们在 USR 阶段结束时发现了一个简单且普适的模拟量与树级量之间的关系 $\dot\phi = \dot\phi_{\rm tree}\left(1+\sqrt{\mathcal{P}^{\rm max}_{\zeta,\rm tree}}\right)$，该关系在我们考虑的所有情况下都成立。此外，我们探讨了 USR 阶段的非线性相互作用如何影响标量涨落的聚集性和非高斯性，这对于理解 USR 的现象学后果（如标量诱导引力波和原初黑洞）至关重要。我们的发现表明，为了对表现出 USR 阶段的暴胀模型做出稳健的预测，有必要通过高阶或非微扰计算超越领先阶微扰理论结果。