[论文解读] 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 3

一句话总结

本文研究了轴子单极暴胀后伴随标准耦合至标量物质场的预加热动力学。尽管暴胀子振荡呈现非谐性，本文仍识别出参数共振不稳定性，并计算了轴子单极势参数的Floquet指数，揭示了该不稳定性的增长速率。

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.

研究动机与目标

• 分析轴子单极暴胀后的预加热动力学，该情景中由于轴子样对称性导致暴胀子势具有周期性结构。
• 确定尽管轴子单极势中暴胀子振荡呈现非谐性，参数共振是否仍可发生。
• 计算表征该模型中预加热期间量子涨落增长速率的Floquet指数。

提出的方法

• 将暴胀子势建模为具有周期性结构的轴子单极势，导致暴胀结束后的非谐振荡。
• 假设暴胀子与标量物质场之间存在标准四次耦合，从而通过参数共振实现粒子产生。
• 在振荡暴胀子背景中线性化物质场的运动方程，以研究不稳定性增长。
• 利用Floquet理论分析时变系统，并提取描述不稳定性增长速率的Floquet指数。
• 作为轴子单极势参数（如衰变常数和振荡次数）的函数，数值或解析求解Floquet指数。

实验结果

研究问题

• RQ1 尽管暴胀子场在轴子单极暴胀中呈现非谐振荡，预加热过程中是否仍会发生参数共振？
• RQ2 暴胀子势的非谐性如何影响预加热期间量子涨落的增长速率？
• RQ3 Floquet指数对轴子单极势参数的函数依赖关系为何？
• RQ4 标准预加热机制是否可适用于具有非平凡势形状的轴子单极模型？

主要发现

• 尽管暴胀子振荡具有非谐性，轴子单极暴胀中仍存在参数共振不稳定性。
• 作为轴子单极势参数的函数，表征不稳定性增长速率的Floquet指数已被计算得出。
• 不稳定性源于暴胀子振荡引起的物质场质量的周期性调制，即使振荡波形非正弦亦可引发。
• 不稳定性增长速率对轴子单极势的具体形式敏感，特别是衰变常数和场在稳定前的振荡次数。