[논문 리뷰] A First Look at Preheating after Axion Monodromy Inflation

Hossein Bazrafshan Moghaddam, Robert Brandenberger|arXiv (Cornell University)|2015. 02. 21.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 38인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 스칼라 물질 장과 표준 결합을 갖는 아키온 모노드로미 염화 인플레이션 이후의 프리헤이팅 역학을 조사한다. 비조화적인 인플라톤 진동에도 불구하고, 이는 매개변수 공진 불안정성을 밝혀내고, 아키온 모노드로미 포텐셜의 매개변수에 따라 플로케트 지수를 계산하여 불안정성의 증가율을 드러낸다.

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.

연구 동기 및 목표

• 아키온 유사 대칭으로 인해 주기적 구조를 가진 인플라톤 포텐셜을 갖는 아키온 모노드로미 인플레이션 이후의 프리헤이팅 역학을 분석하는 것.
• 아키온 모노드로미 포텐셜에서 인플라톤 진동의 비조화성에도 불구하고 매개변수 공진이 발생할 수 있는지 확인하는 것.
• 이 모델에서 프리헤이팅 기간 동안 양자 플럭추에이션의 증가율을 기술하는 플로케트 지수를 계산하는 것.

제안 방법

• 인플레이션 종료 후 비조화적인 진동을 유도하는 주기적 구조를 갖는 아키온 모노드로미 포텐셜로 인플라톤 포텐셜을 모델링한다.
• 인플라톤과 스칼라 물질 장 사이의 표준 4차 상호작용을 가정하여, 매개변수 공진을 통한 입자 생성을 가능하게 한다.
• 진동하는 인플라톤 배경에서 물질 장의 운동 방정식을 선형화하여 불안정성 증가를 연구한다.
• 플로케트 이론을 사용하여 시간에 따라 변하는 시스템을 분석하고, 불안정성 증가율을 기술하는 플로케트 지수를 추출한다.
• 아키온 모노드로미 포텐셜 매개변수(예: 붕괴 상수와 진동 수)에 따라 플로케트 지수를 수치적 또는 해석적으로 구한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비조화적인 인플라톤 진동이 존재하는 아키온 모노드로미 인플레이션에서 프리헤이팅 기간 동안 매개변수 공진이 발생하는가?
• RQ2 인플라톤 포텐셜의 비조화성은 프리헤이팅 기간 동안 양자 플럭추에이션의 증가율에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 플로케트 지수의 매개변수에 대한 기능적 의존성은 무엇인가?
• RQ4 비틀린 포텐셜 형태를 갖는 아키온 모노드로미 모델에 표준 프리헤이팅 메커니즘을 적용할 수 있는가?

주요 결과

• 비조화적인 인플라톤 진동이 존재하는 아키온 모노드로미 인플레이션에서도 매개변수 공진 불안정성이 존재한다.
• 불안정성 증가율을 정량화하는 플로케트 지수는 아키온 모노드로미 포텐셜 매개변수에 따라 계산된다.
• 비정현적 진동조차도, 진동하는 인플라톤으로 인해 물질 장의 질량이 시간에 따라 주기적으로 변함으로써 불안정성이 발생한다.
• 불안정성의 증가율은 특히 붕괴 상수와 필드가 안정 상태에 도달하기 전의 진동 수에 따라 민감하게 의존한다.