[論文レビュー] D-brane Inflation

G. Dvali, Qaisar Shafi+1 more|arXiv (Cornell University)|May 21, 2001

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用数 104

ひとこと要約

この論文は、余剰次元において初期に分離された平行なDブレーンと反Dブレーンが、引力によってゆっくりと接近する、計算可能なDブレーンインフレーションモデルを提案する。その分離がスカラー場として機能し、インフレーションのスローロールを駆動する平坦なポテンシャルを持つ。このモデルでは、スカラースペクトル指数が0.97、有効なコンパクト化スケールが約10^12 GeVとなり、ブレーンの衝突と消失による再加熱が起こる。

ABSTRACT

We discuss a calculable version of brane inflation, in which a set of parallel D-brane and anti-D-brane worlds, initially displaced in extra dimension, slowly attract each other. In the effective four-dimensional theory this slow motion of branes translates into a slow-roll of a scalar field (proportional to their separation) with a flat potential that drives inflation. The number of possible e-foldings is severely constrained. The scalar spectral index is found to be 0.97, while the effective compactification scale is of order $10^{12}$ GeV. Reheating of the Universe is provided by collision and subsequent annihilation of branes.

研究の動機と目的

• 弦理論におけるブレーンインフレーションの計算可能な実現を達成すること。
• 余剰次元におけるブレーン分離から生じるスカラー場のスローロールをモデル化すること。
• この状況におけるエーフォールディング数を制約すること。
• 有効な4次元理論におけるスカラースペクトル指数とコンパクト化スケールを特定すること。
• ブレーン衝突と消失による再加熱のメカニズムを同定すること。

提案手法

• 初期にコンパクト化された余剰次元においてずらされた平行なDブレーンと反Dブレーンの系をモデル化する。
• ブレーン分離をタキオン的またはモジュライ的場として扱い、有効な4次元スカラー場理論を導出する。
• Dブレーン相互作用からのスカラーポテンシャルを解析し、スローロールインフレーションに必要な平坦性を確認する。
• 初期分離とポテンシャル形状に基づいてエーフォールディング数を計算する。
• スカラー場のダイナミクスを用いて、標準的なインフレーション摂動理論によりスカラースペクトル指数を計算する。
• ブレーンの衝突と消失として再加熱をモデル化し、有効なコンパクト化スケールを推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 余剰次元におけるDブレーンと反Dブレーンの分離から生じる有効スカラーポテンシャルは何か？
• RQ2 このDブレーン設定では、インフレーションのエーフォールディング数はどれほど達成可能か？
• RQ3 この計算可能なDブレーンインフレーションモデルで予測されるスカラースペクトル指数は何か？
• RQ4 このモデルから生じる有効なコンパクト化スケールは何か？
• RQ5 このブレーンベースのシナリオにおいて、インフレーション後に再加熱はどのように達成されるか？

主な発見

• ブレーン分離から生じるスカラーポテンシャルは、インフレーションに適したスローロール領域を支持する。
• このモデルは、現在の宇宙論的観測と整合するスカラースペクトル指数0.97を予測する。
• 有効なコンパクト化スケールは約10^12 GeVに特定される。
• インフレーション中のエーフォールディング数は、ブレーン系のダイナミクスによって強く制約を受ける。
• 宇宙の再加熱は、Dブレーンと反Dブレーンの衝突と消失によって自然に達成される。