Published May 19, 2023 | Version v1
Publication Open

Observational constraints and preheating in cuscuton inflation

Creators

  • 1. Walailak University
  • 2. Naresuan University

Description

Abstract We study cuscuton inflation for the models where the potential of the cuscuton takes quadratic and exponential forms. We find that for the quadratic potential, a scalar spectral index $$n_s$$ n s is not affected by cuscuton at the leading order in the slow-roll inflation models. However, a tensor-to-scalar ratio r can be suppressed. For the exponential potential of cuscuton, we find the condition for which the inflation has a graceful exit. Under this condition, the observational predictions in this model differ by a few percent from those found in standard inflation. We also examine the particle production due to parametric resonances in both models. We find that in Minkowski space the stage of parametric resonances can be described by the Mathieu equation. For the case where the cuscuton has quadratic potential, the amplitude of the driving force in the Mathieu equation has a similar form as that in standard inflation. Nevertheless, in the case of exponential potential, the amplitude of the driving force decreases faster than that in the standard case. However, parametric resonances in our models can be sufficiently broad possible for the exponential growth of the number of particles. We briefly discuss the case in which the expansion of space is taken into account.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ندرس تضخم الكوسكوتون للنماذج التي تتخذ فيها إمكانات الكوسكوتون أشكالًا تربيعية وأسية. نجد أنه بالنسبة للجهد التربيعي، لا يتأثر المؤشر الطيفي القياسي $$n_s$ n $ s بـ cuscuton بالترتيب الرائد في نماذج التضخم بطيئة الدوران. ومع ذلك، يمكن قمع نسبة الموتر إلى العدد r. بالنسبة للإمكانات الأسية لـ cuscuton، نجد الحالة التي يكون فيها للتضخم مخرج رشيق. في ظل هذه الحالة، تختلف تنبؤات الملاحظة في هذا النموذج بنسبة قليلة في المائة عن تلك الموجودة في التضخم القياسي. كما ندرس إنتاج الجسيمات بسبب الرنين البارامترية في كلا النموذجين. نجد أنه في فضاء مينكوفسكي يمكن وصف مرحلة الرنين البارامترية بمعادلة ماثيو. بالنسبة للحالة التي يكون فيها للكوسكوتون جهد تربيعي، فإن سعة القوة الدافعة في معادلة ماثيو لها شكل مماثل لتلك الموجودة في التضخم القياسي. ومع ذلك، في حالة الجهد الأسي، تنخفض سعة القوة الدافعة بشكل أسرع من تلك الموجودة في الحالة القياسية. ومع ذلك، يمكن أن تكون الرنين البارامترية في نماذجنا واسعة بما فيه الكفاية للنمو الأسي لعدد الجسيمات. نناقش بإيجاز الحالة التي يؤخذ فيها توسيع المساحة في الاعتبار.

Translated Description (French)

Résumé Nous étudions l'inflation des cuscutons pour les modèles où le potentiel du cuscuton prend des formes quadratiques et exponentielles. Nous trouvons que pour le potentiel quadratique, un indice spectral scalaire $ $ n_s $ $ n s n'est pas affecté par le cuscuton à l'ordre de tête dans les modèles d'inflation à roulis lent. Cependant, un rapport tenseur/scalaire r peut être supprimé. Pour le potentiel exponentiel de cuscuton, on retrouve la condition pour laquelle l'inflation a une sortie gracieuse. Dans cette condition, les prédictions observationnelles de ce modèle diffèrent de quelques pour cent de celles trouvées dans l'inflation standard. Nous examinons également la production de particules due aux résonances paramétriques dans les deux modèles. Nous trouvons que dans l'espace de Minkowski le stade des résonances paramétriques peut être décrit par l'équation de Mathieu. Pour le cas où le cuscuton a un potentiel quadratique, l'amplitude de la force motrice dans l'équation de Mathieu a une forme similaire à celle de l'inflation standard. Néanmoins, dans le cas d'un potentiel exponentiel, l'amplitude de la force motrice diminue plus rapidement que dans le cas standard. Cependant, les résonances paramétriques dans nos modèles peuvent être suffisamment larges pour la croissance exponentielle du nombre de particules. Nous discutons brièvement du cas dans lequel l'expansion de l'espace est prise en compte.

Translated Description (Spanish)

Resumen Estudiamos la inflación de cuscutón para los modelos donde el potencial del cuscutón toma formas cuadráticas y exponenciales. Encontramos que para el potencial cuadrático, un índice espectral escalar $ $ n_s $ $ n s no se ve afectado por cuscuton en el orden principal en los modelos de inflación de rotación lenta. Sin embargo, se puede suprimir una relación tensor-escalar r. Para el potencial exponencial de cuscuton, encontramos la condición para la cual la inflación tiene una salida elegante. Bajo esta condición, las predicciones observacionales en este modelo difieren en un pequeño porcentaje de las encontradas en la inflación estándar. También examinamos la producción de partículas debido a las resonancias paramétricas en ambos modelos. Encontramos que en el espacio de Minkowski la etapa de las resonancias paramétricas se puede describir mediante la ecuación de Mathieu. Para el caso en que el cuscutón tiene potencial cuadrático, la amplitud de la fuerza impulsora en la ecuación de Mathieu tiene una forma similar a la de la inflación estándar. Sin embargo, en el caso del potencial exponencial, la amplitud de la fuerza motriz disminuye más rápido que en el caso estándar. Sin embargo, las resonancias paramétricas en nuestros modelos pueden ser lo suficientemente amplias como para permitir el crecimiento exponencial del número de partículas. Discutimos brevemente el caso en el que se tiene en cuenta la expansión del espacio.

Files

s10052-023-11566-z.pdf.pdf

Files (307.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:93df28aced9142180553a3da657d60a8
307.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
قيود الملاحظة والتسخين المسبق في تضخم الكوسكوتون
Translated title (French)
Contraintes observationnelles et préchauffage en gonflage cuscuton
Translated title (Spanish)
Limitaciones observadas y precalentamiento en la inflación de cuscutón

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4377091461
DOI
10.1140/epjc/s10052-023-11566-z

Is supplement to
https://openalex.org/W4300407647 (Other)
https://openalex.org/W3131081118 (Other)
https://openalex.org/W3105177534 (Other)
https://openalex.org/W3105029334 (Other)
https://openalex.org/W3103852063 (Other)
https://openalex.org/W3036153059 (Other)
https://openalex.org/W2924363291 (Other)
https://openalex.org/W2780169274 (Other)
https://openalex.org/W2750861387 (Other)
https://openalex.org/W2152750321 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1694599977
  • https://openalex.org/W1971230011
  • https://openalex.org/W1972927198
  • https://openalex.org/W1973861971
  • https://openalex.org/W1981873185
  • https://openalex.org/W1989589910
  • https://openalex.org/W1990793615
  • https://openalex.org/W2004041055
  • https://openalex.org/W2007443706
  • https://openalex.org/W2012869970
  • https://openalex.org/W2047517451
  • https://openalex.org/W2088560456
  • https://openalex.org/W2088940628
  • https://openalex.org/W2134251287
  • https://openalex.org/W2152147800
  • https://openalex.org/W2158442860
  • https://openalex.org/W2606527061
  • https://openalex.org/W2749775977
  • https://openalex.org/W2795895751
  • https://openalex.org/W2949894092
  • https://openalex.org/W2954607395
  • https://openalex.org/W2982260889
  • https://openalex.org/W2985399354
  • https://openalex.org/W3011358981
  • https://openalex.org/W3028900363
  • https://openalex.org/W3040444818
  • https://openalex.org/W3100339959
  • https://openalex.org/W3102241126
  • https://openalex.org/W3105329477
  • https://openalex.org/W3106098448
  • https://openalex.org/W3138069672
  • https://openalex.org/W3140806561
  • https://openalex.org/W3168964855
  • https://openalex.org/W3180285548
  • https://openalex.org/W4229054452