梯度展开形式论中暴胀期间的矢量暗物质产生

大质量矢量场是宇宙暗物质极具前景的候选者。暗物质的一个显著性质是其与普通物质的耦合微乎其微或为零，引力相互作用除外。这给通过标准模型内的过程产生所需数量的暗粒子带来了重大挑战。在本研究中，我们考察了暴胀期间矢量场的产生，这源于其通过动能耦合和类轴子耦合以及依赖于场的质量与暴胀子场的直接相互作用。先前针对无质量 Abelian 规范场提出的梯度展开形式论被扩展以包含大质量矢量场的纵向极化。我们推导了矢量场一组双线性函数的耦合运动方程组。这使我们能够处理暴胀矢量场产生的非线性动力学，包括对背景演化的反作用。为了说明这一点，我们将我们的一般形式论应用于一个低质量矢量场，其动能项和质量项通过 Ratra 型指数函数与暴胀子耦合。本研究在具有二次暴胀子势的基准暴胀模型中考察了其横向和纵向极化分量的产生。结果表明，纯质量耦合仅能增强纵向分量。通过同时开启动能耦合，可以得到不同的情景。随着耦合函数减小，能量密度的主要贡献来自矢量场的横向极化。相反，对于增大的耦合函数，纵向分量变得愈发重要，并迅速驱使系统进入强反作用区。