Квартовая модель теплой инфляции признана наиболее вероятной по байесовскому анализу

Группа исследователей представила результаты байесовского ранжирования мономиальных потенциалов в рамках модели низкотемпературной теплой инфляции. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv и посвящена сравнению потенциалов вида V(?) = ? ?^p / p для p = 2, 3, 4.

В холодной инфляции с одним полем эти потенциалы сильно ограничены наблюдательным пределом на отношение тензорных и скалярных возмущений (r). Однако в теплой инфляции скалярный спектр усиливается, что снижает напряжённость с данными. Авторы задались вопросом, какой именно показатель p лучше согласуется с измеренными значениями амплитуды A_s, спектрального индекса n_s и отношения r на масштабе 0.05 Мпк^{-1}.

Для каждого потенциала были решены фоновые уравнения с учётом обратной реакции излучения, затем интегрированием по априорному объёму получены эффективные байесовские свидетельства Z_eff. При N_* = 55 (число e-фолдов) и ?_r = 0.005 квадратичный и кубический потенциалы оказались сильно менее вероятны, чем квартовый: ?ln Z(p=2) = -32.18, ?ln Z(p=3) = -6.99.

Иерархия сохраняется при изменении N_*, диапазонов априорных распределений и способа учёта ограничений на r. Для репрезентативной квартовой траектории получены n_s = 0.96420 и r_{0.05} = 0.02663, а также параметр диссипации Q_* = 4.68?10^{-3} и отношение температуры к параметру Хаббла T_*/H_* = 10.67. Это соответствует слабой диссипации, но термическому заселению мод в окне реликтового излучения.

Декомпозиция первичного спектра показала, что предпочтение квартового потенциала обусловлено в первую очередь эффектом усиления из-за бозе-эйнштейновского заселения при T_*/H_* > 1, а не сильным диссипативным трением. Таким образом, в рамках рассмотренного класса низкотемпературных диссипативных моделей и сжатой функции правдоподобия иерархия свидетельств составляет p=4 > p=3 ? p=2.

Результат важен для космологии, так как сужает класс потенциальных моделей инфляции и указывает на предпочтительный сценарий, способный согласовать теоретические предсказания с наблюдениями Planck и других экспериментов. Работа открывает путь к более детальному сравнению теплой инфляции с данными.