Production of ultralight dark matter from inflationary spectator fields

2024

Полный текст Открытый доступ: Hybrid Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1103/physrevd.110.023541
Достоверность данных 85 высокая
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

We investigate inflationary particle production associated with a spectator ultralight scalar field, which has recently been proposed as a plausible dark matter candidate. In this framework, we select the Starobinsky potential to drive the inflationary epoch, also discussing the case of a nonminimally coupled inflaton field fueled by a quartic symmetry-breaking potential. We focus on particle production arising from spacetime perturbations, which are induced by inflaton fluctuations during the quasi–de Sitter stage of inflation. In particular, we construct the first-order Lagrangian describing interaction between inhomogeneities and the spectator field, quantifying superhorizon particle production during slow-roll. We then compare this mechanism with gravitational particle production associated with an instantaneous transition from inflation to the radiation dominated era. We show that the number of particles obtained from perturbations is typically non-negligible, and it is significantly enhanced on super-Hubble scales by the nonadiabatic inflationary expansion. Possible implications for primordial entanglement generation are also debated. Published by the American Physical Society 2024