[論文レビュー] Born-Infeld inflates Bianchi cosmologies

Ricardo García‐Salcedo, Nora Bretón|arXiv (Cornell University)|Dec 11, 2002

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、共形的ビアンキ宇宙論におけるボーン＝インフェルト非線形電磁力学を調査し、同じ幾何構造下で線形マクスウェル対比してボーン＝インフェルト場がインフレーションを誘発することを発見した。この場は強エネルギー条件を破り、スカラー場を必要としない動的な初期宇宙インフレーションのメカニズムを提供する。

ABSTRACT

We present the study of spacetimes conformal to some Bianchi cosmologies with a Born-Infeld nonlinear electromagnetic source. We determine that the Born-Infeld field favours inflation. This effect is compared with the corresponding to a linear electromagnetic field; it turns out that for the same geometry, Maxwell field does not produce inflation. The energy conditions are analized as well, showing that the Born-Infeld field violates the strong energy condition.

研究の動機と目的

• 非線形ボーン＝インフェルト電磁場が、ビアンキ型宇宙論的時空のダイナミクスに果たす役割を調査すること。
• 同じ幾何的背景下で、ボーン＝インフェルト場のインフレーション的特性と線形マクスウェル場のそれとを比較すること。
• ボーン＝インフェルト源の影響下でのエネルギー条件—特に強エネルギー条件—を分析すること。

提案手法

• 研究は、均一的だが非等方的幾何構造に注目する、ビアンキ宇宙論に共形的な時空を採用する。
• 電磁源として標準のマクスウェル作用の代わりにボーン＝インフェルトラグランジアンを導入する。
• 非線形電磁力学を組み込んだ、共形変換されたアインシュタイン＝ボーン＝インフェルト系から場の運動方程式を導出する。
• ボーン＝インフェルトラグランジアンから得られるストレssエネルギー張量を用いてエネルギー条件を評価する。
• 同じ背景幾何構造を固定し、その結果としてのダイナミクスを比較することで、線形マクスウェルケースと照らし合わせる。
• 数値的および解析的技法を用いて、スケール因子の時間発展およびエネルギー密度条件の評価を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 同じ幾何構造下でマクスウェル場がインフレーションを生じさせないビアンキ宇宙論的モデルにおいて、ボーン＝インフェルト電磁場はインフレーションを誘発するか？
• RQ2 ボーン＝インフェルト場の非線形性は、特に強エネルギー条件にどのように影響を及ぼすか？
• RQ3 共形変換は、非線形電磁力学を有する非等方的時空においてインフレーション的ダイナミクスを可能にする役割を果たすか？
• RQ4 同一の幾何的制約下で、スケール因子のダイナミクスはボーン＝インフェルト場とマクスウェル場とでどのように異なるか？
• RQ5 ボーン＝インフェルト場による強エネルギー条件の破壊は、インフレーションの発生と関連づけられるか？

主な発見

• ボーン＝インフェルト場はビアンキ宇宙論においてインフレーションを誘発するが、同じ幾何構造下では線形マクスウェル場はインフレーションを生じさせない。
• ボーン＝インフェルト場は強エネルギー条件を破り、加速的膨張に適した反発的重力的効果を示す。
• 非線形電磁源はスケール因子のインフレーションを駆動する、動的に顕著なストレssエネルギー張量をもたらす。
• 時空の共形構造は、標準的線形電磁力学と比較して、ボーン＝インフェルト場のインフレーション効果を強化する。
• 結果から、非線形電磁力学はスカラー場を導入しない初期宇宙インフレーションの代替的メカニズムとして機能可能であると示唆される。