希格斯物理与宇宙学暴涨

The discovery of Higgs will give a good test of the standard model of particle physics.The precise measurement of the Higgs and the top quark masses show that at high energy scale, the self coupling constant of Higgs will be negative, so the electroweak vacuum is metastable. Since the behavior of Higgs at high energy scale is far beyond the scale of high-energy physics experiment, so people try to find some clues from the observation of the CMB and the cosmological inflation theory. Some literatures have shown that if there is some interaction between the Higgs and the inflaton, the problem of electricweak vacuum stability will be improved. . In this work, we will continue the discussion on this area. We focusing on electroweak vacuum stability and cosmological inflation.We improve the previous models in the framework of modify gravity, supersymmetry and some new physics beyond standard model at high energy scale. We will discuss the case if there are some interactions between Higgs and inflaton, and try to improve the behavior Higgs coupling constants at high energy scale. We will also discuss the inflation dynamics, reheating process, etc. to compare with the observational data.

目前实验对Higgs质量和顶夸克质量的精确测量表明，Higgs的自耦合常数在高能标下会出现负值，这意味着电弱真空可能只是一个亚稳态，这就是所谓的真空稳定性问题。由于Higgs场在高能标下的行为已经远远超出了现在高能物理实验所能达到的能量，因此人们试图从对早期宇宙的观测和对宇宙学暴涨理论的讨论来解决这个问题。之前的一些文献表明，如果暴涨场与Higgs场见存在一些相互作用，将对电弱真空稳定性问题有一定程度的改善。.在本课题中我们将在前人的基础上继续这方面的讨论，我们从电弱真空稳定性与宇宙学暴涨两个角度进行研究，在修改引力理论、超对称理论、以及一些在高能标下的新物理理论框架下对以往的模型进行改进和扩充，讨论Higgs场与引力，或是与其它暴涨场间存在耦合的情况，以期改善Higgs耦合常数在高能标的行为。之后我们对暴涨的动力学性质以及暴涨结束后的重加热过程等进行计算，并利用实验对模型参数进行限制

最近人们在对于含有非最小耦合的Higgs暴涨的研究中发现，如果考虑耦合参数的重整化跑动，将有可能产生一个具有拐点的标量势，标量扰动功率谱在拐点处会产生一个很大的峰值，当该扰动峰值重新进入视界之后就会产生引力塌缩，从而形成原初黑洞。受此思想的启发，我们做了如下工作：（1）在超引力框架下首次提出了一个含有双拐点的暴涨势，在高能标处的拐点给出标量谱指标和张标比的预言符合CMB实验的限制，而在低能标处的拐点和前面Higgs暴涨的情况类似，会形成原初黑洞。我们计算了这种方式形成的原初黑洞的丰度，得出其可以作为暗物质的重要组分。（2）我们发现该模型在低能标处的标量扰动的峰值也会诱导出可观测的二阶张量扰动，这就是所谓的原初引力波。我们计算了产生原初引力波的能谱，其可以在未来的LISA，Taiji 等引力波实验中被探测到。（3）在弦轴子暴涨模型中讨论了类似的含有拐点的暴涨势，该拐点同样可以诱导出二阶引力波。我们对产生引力波的能谱进行了计算，并与近几年将要开展的引力波实验的敏感度曲线进行了比较。（4）在含有Gauss–Bonnet项的修改引力模型中讨论了产生常数滚动暴涨的可能性，对模型参数进行限制，并在一些特殊条件下对暴涨势进行重构。（5）利用重加热过程对相关的拐点暴涨模型的参数进行限制，我们将重加热过程的e-folding数和重加热温度表示成了标量谱指标的函数，并结合Planck的实验结果对模型参数进行限制。（6）利用一个具有与Higgs类似形式的四次标量场，并且考虑到耦合参数的重整化跑动，我们给出了一个可以诱导出具有双峰的引力波谱的暴涨模型。. 在本项目资助下已发表SCI论文5篇，另有一篇已基本完成，正撰写论文。