广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2023年7月3日
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标题: 轴向耦合在自然暴胀模型中的施温格效应
标题: The Schwinger effect by axial coupling in natural inflation model
摘要: 我们通过轴向耦合在自然单场暴胀模型中分两部分研究了施温格效应的过程。 首先我们考虑当麦克斯韦作用量的共形不变性应通过轴向耦合 $ I(\phi)F_{\mu\nu}\tilde{F}^{\mu\nu} $ 与暴胀场结合而被破坏时的施温格效应,通过在暴胀刚开始时识别标准视界尺度 $ k=aH $ 作为额外边界项,并使用几个耦合常数 $ \chi_{1} $ 的值,估计由于施温格效应产生的电能密度和磁能密度以及带电粒子的能量密度。我们发现对于这两种耦合函数,由于施温格效应产生的带电粒子的能量密度非常高,从而破坏了暴胀场。事实上,因为产生的带电粒子的能量密度超过了暴胀场的能量密度,所以出现了强耦合或反作用。我们使用两种耦合函数来破坏麦克斯韦作用量的共形不变性。最简单的耦合函数 $ I\left(\phi\right)=\chi_{1}\frac{\phi}{M_{p}} $ 和一个基于曲率的耦合函数 $ I\left(\phi\right)= 12\chi_{1}e^{\left(\sqrt{\frac{2}{3}}\frac{\phi}{M_{p}}\right)}\left[\frac{1}{3M_{p}^{2}}\left(4V\left(\phi\right)\right)+\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}M_{p}}\left(\frac{dV}{d\phi}\right)\right] $ ,其中 $V\left(\phi\right) $ 是自然暴胀的势能。 在第二部分中,为了避开强烈的反作用问题,我们确定了视界尺度$ k_{H}=aH|\zeta| , \zeta=\frac{{I}^{\prime}\left(\phi\right)\dot{\phi}}{H} $,在该尺度上,给定的傅里叶模开始变得超光速不稳定。这个尺度的影响是降低耦合常数$ \chi_{1} $的值并减弱反作用问题,但在这两种情况下都存在强耦合或强反作用,因此无法产生施温格效应。
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