[論文レビュー] A First Look at Preheating after Axion Monodromy Inflation

Hossein Bazrafshan Moghaddam, Robert Brandenberger|arXiv (Cornell University)|Feb 21, 2015

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 38被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、スカラー物質場への標準的結合を持つ軸子モノドロミーインフレーションに続く予熱ダイナミクスを調査している。非調和的なインフレートンの振動にもかかわらず、パラメトリック共鳴不安定性を特定し、フロケ指数を軸子モノドロミー潜在的パラメータの関数として計算することで、不安定性の成長率を明らかにしている。

ABSTRACT

We take a first look at preheating after axion monodromy inflation, assuming a standard coupling between the inflaton field and a scalar matter field. We find that in spite of the fact that the oscillation of the inflaton about the field value which minimizes the potential is anharmonic, there is nevertheless a parametric resonance instability, and we determine the Floquet exponent which describes this instability as a function of the parameters of the axion monodromy potential.

研究の動機と目的

• 軸子に類似した対称性によって周期的構造を持つインフレートンポテンシャルを有する、軸子モノドロミーインフレーション後の予熱ダイナミクスを分析すること。
• インフレートンポテンシャルの軸子モノドロミーにおける非調和的振動にもかかわらず、パラメトリック共鳴が発生するかどうかを特定すること。
• このモデルにおける予熱期に、量子揺らぎの成長率を特徴付けるフロケ指数を計算すること。

提案手法

• インフレーション終了後に非調和的振動を引き起こす周期的構造を持つ軸子モノドロミー潜在的ポテンシャルとしてインフレートンポテンシャルをモデル化する。
• インフレートンとスカラー物質場との間に標準的な四次結合を仮定し、パラメトリック共鳴による粒子生成を可能にする。
• 振動するインフレートンの背景において物質場の運動方程式を線形化し、不安定性の成長を研究する。
• フロケ理論を用いて時間に依存する系を解析し、不安定性の成長率を記述するフロケ指数を抽出する。
• 軸子モノドロミー潜在的パラメータ（例えば、崩壊定数や振動回数など）の関数として、フロケ指数を数値的または解析的に求める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 インフレートン場の非調和的振動があるにもかかわらず、軸子モノドロミーインフレーションの予熱期にパラメトリック共鳴が発生するか？
• RQ2 インフレートンポテンシャルの非調和性は、予熱期における量子揺らぎの成長率にどのように影響するか？
• RQ3 フロケ指数は、軸子モノドロミー潜在的パラメータに対してどのように関数的に依存するか？
• RQ4 非自明なポテンシャル形状を持つ軸子モノドロミーモデルに対しても、標準的な予熱メカニズムを適用可能か？

主な発見

• 非調和的インフレートン振動があるにもかかわらず、軸子モノドロミーインフレーションにおいてパラメトリック共鳴不安定性が存在する。
• 不安定性の成長率を定量化するフロケ指数が、軸子モノドロミー潜在的パラメータの関数として計算された。
• 非正弦波的振動であっても、振動するインフレートンによる物質場の質量の時間周期的変調が、不安定性の原因となる。
• 不安定性の成長率は、特に崩壊定数や場が安定するまでの振動回数といった、軸子モノドロミー潜在的ポテンシャルの具体的な形に敏感に依存する。