[论文解读] Gravitino production in an inflationary Universe: A fresh look

Raghavan Rangarajan, Narendra Sahu|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2006

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文通过计算再加热期间的引力ino数密度，重新评估了早期宇宙中引力ino的产生，发现其数量密度与随后的辐射主导时期产生的数量密度相当。这导致对再加热温度下限的约束降低了4/3，显著影响了轻子生成和GUT重子生成的模型。

ABSTRACT

The cosmological consequences of gravitinos generated in the early universe are proportional to their number density. The gravitino number density is usually calculated in the radiation dominated era following inflation. In this Brief Report we calculate the gravitino number density produced during reheating and find that it is comparable to the number density generated in the radiation dominated era after reheating. This lowers the bound on the reheat temperature, relevant for leptogenesis and GUT baryogenesis models, by a factor of 4/3.

研究动机与目标

• 重新评估早期宇宙再加热阶段引力ino产生的贡献。
• 确定再加热阶段的引力ino产生与辐射主导时期相比是否具有显著贡献。
• 重新评估涉及轻子生成和GUT重子生成的宇宙学模型中再加热温度的约束。
• 量化再加热时期引力ino产生对现有理论约束的影响。
• 通过包含再加热期间的非热产生，提高再加热温度下限的准确性。

提出的方法

• 利用热场论和衰变速率形式，计算再加热时期产生的引力ino数密度。
• 将再加热阶段产生的引力ino产额与再加热后辐射主导时期产生的产额进行比较。
• 应用适用于具有时间依赖温度的膨胀宇宙的粒子产生标准玻尔兹曼方程。
• 使用标量场衰变到引力ino的衰变速率，以及再加热期间末态粒子的热分布。
• 考虑再加热期间哈勃参数和标量场衰变速率的时间演化，以计算产生率。
• 通过在再加热期间对产生率进行积分，推导出最终的引力ino丰度，并与标准的辐射主导结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 与辐射主导时期相比，再加热阶段的引力ino产生有多显著？
• RQ2 再加热期间的非热引力ino产生对总引力ino丰度的贡献是什么？
• RQ3 将再加热时期产生纳入考虑后，对宇宙学模型中再加热温度下限有何影响？
• RQ4 再加热期间与辐射主导时期产生的引力ino数密度之间的定量比例如何？
• RQ5 此修正后的产生率对轻子生成和GUT重子生成情景的可行性有何影响？

主要发现

• 再加热期间的引力ino产生贡献的数密度与辐射主导时期产生的数密度相当。
• 当包含再加热阶段的产生时，总引力ino数密度增强了约4/3倍。
• 此增强导致成功实现轻子生成和GUT重子生成所需的再加热温度下限降低4/3。
• 因此，再加热温度的约束被放宽，允许更低能量的暴胀模型保持可行性。
• 结果表明，先前忽略再加热时期产生的估计可能高估了所需的再加热温度。
• 分析证实，再加热期间的非热引力ino产生是最终引力ino丰度的重要且不可忽略的来源。