大规模随机通胀模型与轴子

"极高倍数的随机通胀" 这篇文章探讨的是一种特殊的单场慢滚动通货膨胀模型，其中电子折叠（e-folds）的数量可以达到极其庞大的级别。通货膨胀理论是宇宙学中的一个重要概念，用于解释宇宙早期的快速膨胀，这个过程能够解决大尺度结构形成的一些问题。通常，通货膨胀模型基于场的缓慢滚动，场在势能斜坡上移动，导致空间的快速扩张。然而，这种"极高倍数的随机通胀"模型引入了一个关键创新：在势能的山顶附近设置一个非常浅的局部最小值。 在这个模型中，场可能会在局部最小值附近经历长时间的停滞，这使得典型的电子折叠数可以变得非常大。电子折叠数（e-folds）是衡量宇宙膨胀程度的指标，通常用于计算从某个特定时刻到通货膨胀结束时宇宙的扩张倍数。更大的电子折叠数意味着更多的区域被均匀化，有助于解释我们今天观察到的大尺度宇宙的一致性。 当场最终通过随机动力学从局部最小值逸出并进入标准的慢滚动阶段时，就会产生与观测数据相符的原初密度扰动。这些扰动是宇宙微波背景辐射（CMB）中观察到的温度波动的起源，也是大尺度结构形成的基础。 有趣的是，该模型结合了新通胀和旧通胀的优点。新通胀模型通常具有较少的电子折叠数，而旧通胀模型则允许更大的电子折叠数。在本文提出的模型中，典型的电子折叠数可以像旧通胀一样大，同时还能自然地过渡到慢滚通胀阶段，类似于新通胀的后期情况。 作者Naoya Kitajima、Yuichiro Tada、Fuminobu Takahashi等人在文章中指出，这样的模型可以容纳大量轻质量标量场，例如量子色动力学（QCD）轴心粒子。这些粒子的初始状态可能接近Bunch-Davies分布，这是量子场在宇宙早期热平衡状态的理想化描述。通过实现如此巨大的电子折叠数，该模型可以为轴心粒子和其他轻粒子提供一个合理的宇宙学背景。 文章经过多次修订，最终于2019年11月被接受发表在《Physics Letters B》上，编辑为J. Hisano。研究关键词包括随机通胀、永恒通胀和轴心粒子，以及相关的项目编号如TU-1090和IPMU19-0102。这一研究深化了我们对宇宙早期膨胀阶段的理解，为理解宇宙的结构和成分提供了新的可能性。