[論文レビュー] Cosmology with orthogonal nilpotent superfields

S. Ferrara, Рената Каллош+1 more|DSpace@MIT (Massachusetts Institute of Technology)|Dec 2, 2015

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 76被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、二つの直交するノルム超場（nilpotent superfields）を用いた超重力モデルを提案する。すなわち、$\mathcal{S}^2=0$ を満たす安定化超場 $\mathcal{S}$ と、インフレートン超場 $\Phi$ を組み合わせて実超場 $\mathbf{b}$ を作り、$\mathbf{b}^3=0$ および $\mathcal{S}\mathbf{b}=0$ を課す。これらの制約により、インフレチンとシンフレトンが消去され、実インフレートン、質量を有する重力フェルミオン、および重力子のみが残り、de Sitter 真空を持つ簡略化されたインフレチンなしの宇宙論的モデルが得られる。

ABSTRACT

We study the application of a supersymmetric model with two constrained supermultiplets to inflationary cosmology. The first superfield S is a stabilizer chiral superfield satisfying a nilpotency condition of degree 2, S^2=0. The second superfield Phi is the inflaton chiral superfield, which can be combined into a real superfield B=(Phi-Phi*)/2i. The real superfield B is orthogonal to S, S B=0, and satisfies a nilpotency condition of degree 3, B^3=0. We show that these constraints remove from the spectrum the complex scalar sgoldstino, the real scalar inflaton partner (i.e. the "sinflaton"), and the fermionic inflatino. The corresponding supergravity model with de Sitter vacua describes a graviton, a massive gravitino, and one real scalar inflaton, with both the goldstino and inflatino being absent in unitary gauge. We also discuss relaxed superfield constraints where S^2=0 and S Phi* is chiral, which removes the sgoldstino and inflatino, but leaves the sinflaton in the spectrum. The cosmological model building in both of these inflatino-less models offers some advantages over existing constructions.

研究の動機と目的

• 問題視されるインフレチンおよびシンフレトン状態を避ける超重力的インフレーションモデルの構築を目的とする。
• ノルム性および直交性を有する制約付き超場を用いて、物理的でない自由度を除去することを目的とする。
• de Sitter 空間において、実インフレートン、質量を有する重力フェルミオン、および重力子のみからなる最小限のスペクトルを達成することを目的とする。
• スゴールドスティノを保存するが、インフレチンを依然として除去する緩い制約の影響を検討することを目的とする。
• このようなモデルが、特にインフレーション的モデル構築において、宇宙論的応用の面で有効であることを示すこと。

提案手法

• 非線形的に実現された超対称性を実現するため、$\mathcal{S}^2=0$ を満たす安定化チャイリカル超場 $\mathcal{S}$ を用いる。
• インフレートンチャイリカル超場 $\Phi$ を導入し、実超場 $\mathbf{b} = (\Phi - \bar{\Phi})/(2i)$ に結合させ、$\mathbf{b}^3=0$ および $\mathcal{S}\mathbf{b}=0$ を課して直交性を確保する。
• ユニタリゲージを用いて制約を簡略化し、ゴールドスティノおよび重力フェルミオン成分をゼロに設定することで、インフレチンおよびシンフレトンを除去する。
• 制約付き超場を用いた非オフシェル超重力作用を構築し、de Sitter 真空と整合性を持つことを保証する。
• 局所超対称性における超共変微分および成分場の分解を用いてスペクトルを解析する。
• $\mathcal{S}^2=0$ および $\mathcal{S}\bar{\Phi}$ がチャイリカルであることを要求する緩い制約を検討し、スゴールドスティノを保存するがインフレチンを除去する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 インフレチンおよびシンフレトンを含まない、単一場インフレーションの最小限の超重力モデルを構築可能か？
• RQ2 超場に課されたノルム性および直交性の制約が、物理的でない自由度をどのように除去するか？
• RQ3 両方の制約 $\mathcal{S}^2=0$ および $\mathcal{S}\mathbf{b}=0$ を課したユニタリゲージ下で、得られる粒子スペクトルは何か？
• RQ4 $\mathcal{S}\bar{\Phi}$ がチャイリカルであることを要求する緩い制約にすることで、スペクトルおよび宇宙論的妥当性にどのような影響が生じるか？
• RQ5 このようなモデルが、インフレーション的宇宙論のためのより経済的で安定したフレームワークを提供可能か？

主な発見

• 制約 $\mathcal{S}^2=0$、$\mathbf{b}^3=0$、$\mathcal{S}\mathbf{b}=0$ を課すことにより、物理スペクトルからインフレチンおよびシンフレトンが明確に消去された。
• ユニタリゲージでは、物理的自由度は実インフレートン、質量を有する重力フェルミオン、および重力子のみであり、スゴールドスティノや追加のスカラーは存在しない。
• 重力フェルミオンは、超対称性の破れを通じて動的に質量を獲得し、de Sitter 真空と整合的である。
• ユニタリゲージでは作用が著しく簡略化され、すべての制約が $F^\mathcal{S} \neq 0$ および $b = \chi_\phi = F_\phi = 0$ に還元され、インフレートン成分 $\phi$ のみが残る。
• $\mathcal{S}\bar{\Phi}$ がチャイリカルであるという緩い制約では、インフレチンおよびスゴールドスティノは除去されるが、シンフレトンがスペクトルに残り、別のクラスのモデルが得られる。
• インフレチンおよびシンフレトンに起因する宇宙論的課題を回避することで、本モデルはインフレーション的モデル構築のための新しい経済的かつ安定したフレームワークを提供する。