[論文レビュー] An inflationary model with large tensor and small scalar nongaussianities

J. Cook, Lorenzo Sorbo|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2013

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、インフレーション期に重力的に結合するローリングな擬スカラーがインフレートンと結合し、ベクトル場の揺らぎを増幅することで、大きなテンソル非ガウス性と無視できるほどのスカラー非ガウス性を生成するインフレーションモデルを提案する。その結果、ヘリシティ保存則に従い、テンソルモードがスカラーモードを支配し、平坦スカイ近似下でCMB偏光スペクトルに検出可能なパリティ破れのシグネチャーが現れる。

ABSTRACT

We study a model of inflation where the scalar perturbations are almost gaussian while there is sizable (equilateral) nongaussianity in the tensor sector. In this model, a rolling pseudoscalar gravitationally coupled to the inflaton amplifies the vacuum fluctuations of a vector field. The vector sources both scalar and tensor metric perturbations. Both kinds of perturbations are nongaussian, but, due to helicity conservation, the tensors have a larger amplitude, so that nongaussianity in the scalar perturbations is negligible. Moreover, the tensors produced this way are chiral. We study, in the flat sky approximation, how constraints on tensor nongaussianities affect the detectability of parity violation in the Cosmic Microwave Background. We expect the model to feature interesting patterns on nongaussianities in the polarization spectra of the CMB.

研究の動機と目的

• テンソル非ガウス性が大きく、スカラー非ガウス性が無視できるようなインフレーションモデルを探索すること。
• 重力的に結合するローリングな擬スカラーがインフレーション期にベクトル場揺らぎを増幅する役割を調査すること。
• 平坦スカイ近似を用いて、テンソル非ガウス性がCMBにおけるパリティ破れの検出可能性に与える影響を検討すること。
• ねじれのテンソルモードに起因するCMB偏光スペクトルにおける観測可能なシグネチャーを予測すること。

提案手法

• インフレーション期にローリングする擬スカラー場を導入し、インフレートンおよびベクトル場と重力的に結合する。
• 平坦スカイ近似を用いてCMB偏光パワー スペクトルとそのテンソル非ガウス性への応答を分析する。
• ヘリシティ保存則を適用し、両者とも非ガウス的であるにもかかわらず、テンソル揺らぎがスカラー揺らぎを支配することを示す。
• 等価型に注目して、テンソルおよびスカラー計量揺らぎの非ガウス性パラメータを計算する。
• 生成されたテンソルモードのねじれ性とCMBパリティ破れに与える影響を分析する。
• ねじれのテンソル非ガウス性に起因するCMB BモードおよびEモード偏光スペクトルの期待されるパターンを導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 インフレーションモデルが、スカラー非ガウス性を無視できる範囲で大規模なテンソル非ガウス性を生成できるか？
• RQ2 ローリングする擬スカラーのベクトル場への重力的結合が、非ガウス的計量揺らぎをどのように生成するか？
• RQ3 ヘリシティ保存則が、スカラー非ガウス性をテンソル非ガウス性に対して抑制する役割を果たす仕組みは何か？
• RQ4 テンソル非ガウス性が、CMBにおけるパリティ破れの検出可能性に与える影響は何か？
• RQ5 ねじれのテンソル非ガウス性に起因するCMB偏光スペクトルに現れる特徴的なパターンは何か？

主な発見

• ヘリシティ保存則のおかげで、テンソル領域に顕著な等価型非ガウス性が生成される一方、スカラー非ガウス性は無視できるほど小さい。
• テンソルモードはねじれ性を示し、擬スカラー結合に起因するため、CMBにおけるパリティ破れのシグネチャーとなる可能性がある。
• 平坦スカイ近似により、テンソル非ガウス性がCMB偏光パワー スペクトルに明確なインプリントを残すことが明らかになった。
• ねじれの性質を持つテンソル揺らぎに起因し、CMB BモードおよびEモードスペクトルに観測可能なパターンが予測される。
• テンソル非ガウス性の制約は、CMBにおけるパリティ破れの検出可能性に顕著な影響を与え、本モデルは基礎物理学の探査に有望なプローブである。