Non-Gaussianity from explicit U(1)-breaking interactions

Raymond T. Co

doi:doi:10.1088/1475-7516/2025/07/070

2025-07-23

PRE

Raymond T. Co

Taegyu Lee

Sai Chaitanya Tadepalli

DOI：doi:10.1088/1475-7516/2025/07/070

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摘要

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我们研究了暴胀期间涉及一个复标量场P的几乎无质量的轴分量引发的明确U(1)对称性破缺相互作用所产生的原始非高斯性（NG）。我们分析了在轴场作为曲率子或冷暗物质（CDM）的场景下诱导的非高斯性参数fNL。在曲率子框架中，存在对局域非高斯性fNL ≃ -O(1)的常规贡献。额外的正局域非高斯性可能来自轴场涨落的自相互作用、与轻径向伙伴的相互作用，或通过U(1)对称性破缺项与暴胀子的动能混合。我们确定了参数区域，其中这些相互作用导致抵消，抑制整体局域非高斯性至|flocNL| ≲ O(0.1)。在CDM场景中，这些相互作用增强了等曲率涨落中的非高斯性。此外，轴场与另一个轻标量（如曲率子）之间的相互作用可以产生O(1)曲率非高斯性信号和显著的混合曲率-等曲率非高斯性，这些在未来实验中可达到σ(flocNL) ∼ 1。我们还探讨了重径向场在产生振荡相关信号中的作用，并指出此类信号可能主导混合绝热-等曲率三阶相关函数的形状。在某些情况下，振荡的等曲率三阶相关函数信号可能在将来被观测到，有助于区分轴场U(1)破缺自相互作用的不同类型。

Keyword:

primordial non-Gaussianity

U(1) symmetry-breaking

curvaton scenario

cold dark matter

oscillating correlation signals