正如我几周前讨论过的，如果暴胀是早期宇宙的正确描述，那么再加热就是宇宙充斥物质的机制，也是“热”大爆炸中“热”的起源。在那篇文章中，我描述了在各种模型中，根据 the inflaton 场与其他物质场之间的耦合，再加热会以一种极非平衡的方式发生，通过参数共振，也就是预热。如我所说，尽管预热是一种非平衡现象，但最终几乎所有的能量都会达到平衡，并产生一个给定平衡温度的等离子体。因此，人们可能会想，这种假设的早期宇宙阶段是否会有任何观测结果（因此，这些考虑是否具有科学性）。然而，事实证明，有些能量可能永远不会达到平衡，因此预热可能有一些有趣的后果。这里是对其中一些的快速概览。暴胀的一个动机是，准指数膨胀会稀释掉早期宇宙的任何不需要的遗迹。例如，磁单极子和其他在早期相变中可能产生的超重弱相互作用粒子。以磁单极子为例，如果宇宙经历一个大统一相变（预计在 10^16 GeV 左右的温度下发生），它们就会普遍形成。如果暴胀要摆脱它们，那么暴胀后的再加热温度最好低于这个温度，否则宇宙将在暴胀后经历相变，并最终形成令人讨厌的磁单极子。因此，如果不考虑预热，这意味着如果我们宇宙再加热到低于 GUT 尺度（GUT scale）的温度，我们就不会受到 GUT 遗迹的威胁。但预热可能会在此处造成问题。参数共振意味着，根据模型，the inflaton 的能量可以优先转移到某些波长（模式），这可能导致产生比 the inflaton 原始能量密度相关的典型温度更高的粒子。因此，即使最终的再加热温度低于 GUT 尺度（例如），仍然可能存在更高质量遗迹的背景。总的来说，这是一件坏事，因为这些重粒子的过量产生可能导致它们主导宇宙，并导致宇宙演化与我们所知的截然不同。因此，如果暴胀的正确模型允许预热产生危险的遗迹，那么就必须考虑暴胀发生在比人们可能天真认为的低得多的能量下。换句话说，需要有足够低尺度的暴胀，即使参数共振也不足以复活磁单极子及其同类。这些考虑可以对模型施加严格的限制，有时会将再加热温度推到麻烦的低范围（稍后会详细介绍）。预热的另一个有趣的成果可能在于解释暗物质。暗物质的一个流行候选者是弱相互作用大质量粒子（WIMP），其最终丰度取决于粒子获得其平衡密度与其在膨胀宇宙中自相互作用困难之间的竞争。这些相互作用效应将弱尺度确定为预期暗物质 WIMP 的自然场所。然而，这些考虑来自于平衡的考虑，而且我们已经看到，这些考虑在预热期间可能不适用。事实上，GUT 尺度粒子（它们通常不会自然地建立起成为暗物质所需的丰度）有可能在预热过程中产生，其密度足以成为超重暗物质或WIMPzillas的候选者。当人们通常谈论暴胀的引力波信号时，他们指的是 the inflaton 的量子涨落的引力部分（其标量对应物产生结构形成）。但通过预热，通过与引力子的耦合，参数共振也可以产生引力波。结果，正如人们所预期的，在一定程度上取决于模型。尽管如此，成功的观测可能会为我们提供一个直接了解最早时间的窗口。上面我提到，来自预热期间不过量产生危险遗迹的限制可能导致允许的再加热温度相当低。那又怎样？其中一个问题是我们必须有一种方法来产生宇宙的重子不对称性，而我们许多已知的选择是在电弱尺度或以上运行。如果我们从未达到那么高的温度怎么办？预热让我们陷入了这个困境，幸运的是，它提供了一些选择来摆脱它。我（以及其他人）一直在努力的一个是与电弱重子生成的想法有关。正如我在关于这个的帖子中讨论过的，人们通常认为电弱重子生成是重子数违反过程（通过称为 sphalerons 的非微扰场构型发生）在电弱相变期间发生。如果暴胀后的再加热温度低于电弱尺度，那么这个相变就不会发生。然而，如果发生预热，那么就有可能（尽管很棘手，而且实际上高度依赖于模型）通过参数共振产生 sphalerons，并通过它们的衰变产生重子不对称性。这不是产生过量物质而非反物质的最漂亮方式，但这是一个迷人的可能性。当然，这并不是一个详尽的列表（我什至没有提到磁场），而且我故意没有提供参考文献（因为我不需要可能由此产生的电子邮件）。但希望它能让我们领略到暴胀物理学的丰富性、它的约束以及它可能如何同时可测试并且是我们的一些宇宙学难题的答案。
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