[論文レビュー] Dark Energy Generated by Warped Cosmic Strings

Reinoud Jan Slagter|arXiv (Cornell University)|Jul 28, 2014

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、時間に依存するワープ因子によって駆動される、ブレーン上での自己重力的U(1)スカラー・ゲージ場に起因する、ねじれ5次元時空幾何学が、動的にブレノン（準粒子励起）を生成できることを提案する。主な結果は、ゲージ粒子対スカラー粒子の質量比αが1より大きくから1未満へと変化することであり、エネルギー損失に伴い静的グローバルスリングル解へと至ることから、ねじれコンパクト化における宇宙線の力学がダークエネルギーに類似した振る舞いを示す可能性を示唆している。

ABSTRACT

Abstract. If we live on the weak brane in a warped 5D bulk spacetime, gravitational waves and brane fluctuations can be generated by a part of the 5D Weyl tensor and carries information of the gravitational field outside the brane. We consider the U(1) self-gravitating scalar-gauge field on the warped spacetime without bulk matter. It turns out that ”branons ” can be formed dynamically, due to the modified energy-momentum tensor components of the cosmic string. It turns out that the parameter α, i.e., the gauge-to-scalar mass, changes from a value> 1 to a value < 1 and the solution approaches a static global string by shedding off wave energy. It is the time-dependent part of the warp factor which triggers this extraordinary behavior. 1.

研究の動機と目的

• ねじれ5次元幾何学がブレーン上での自己重力的U(1)スカラー・ゲージ場の力学に与える影響を調査すること。
• ボリューム物質が存在しない状況下でブレノが準粒子として形成され、進化する仕組みを理解すること。
• 時間に依存するワープ因子がゲージ粒子対スカラー粒子の質量比αをどのように変化させるかを分析すること。
• エネルギー散逸に伴い、系が静的グローバルスリングル配置へと進化するかどうかを特定すること。
• この力学的挙動がブレーン宇宙論におけるダークエネルギー生成に与える意味を探索すること。

提案手法

• 弱いブレーンがU(1)自己重力的スカラー・ゲージ場を有する5次元ねじれボリューム時空をモデル化する。
• 5次元のウェイルテンソルから修正されたエネルギー運動量テンソル成分を導出し、ブレーンの揺らぎに結合する。
• ブレーン上での有効場理論を分析し、修正されたストレステンソル構造に起因するブレノモードを同定する。
• 時間に依存するワープ因子をダイナミカルなトリガーとして用い、ゲージ粒子対スカラー粒子の質量比αの進化を追跡する。
• 場の運動方程式を数値的または解析的に解き、静的グローバルスリングル解への到達を観察する。
• ワープ因子の時間変化を用いて、αが1より大きくから1未満へと変化する理由を説明する。これはエネルギー損失と安定化を示唆する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5次元ねじれ時空における時間に依存するワープ因子は、ブレーン上でのU(1)スカラー・ゲージ場の力学にどのように影響を与えるか？
• RQ2 ボリューム物質が存在しない状況で、ブレノが安定的または準安定的励起として形成される条件は何か？
• RQ3 系の緩和過程において、ゲージ粒子対スカラー粒子の質量比αはどのように変化し、何がその変化を引き起こすのか？
• RQ4 系が静的グローバルスリングル配置へとどの程度進化するか。エネルギーの放出はその過程で果たす役割は何か？
• RQ5 ねじれ時空におけるこの力学的プロセスは、宇宙線の力学を介して効果的なダークエネルギーに類似した振る舞いを生成できるか？

主な発見

• 時間に依存するワープ因子が、ゲージ粒子対スカラー粒子の質量比αが1より大きい値から1未満の値へと減少するダイナミカルな進化を引き起こす。
• 5次元ウェイルテンソルがブレーンに及ぼす影響により生じる修正されたエネルギー運動量テンソル成分のおかげで、ブレノが安定的または準安定的励起として出現する。
• 緩和過程における波動エネルギーの放出に起因し、系は静的グローバルスリングル配置へと進化する。
• ボリューム物質が存在しない状況下でもブレノの形成が可能であるため、それらの起源は純粋に幾何学的かつダイナミカルであることが示唆される。
• αの変化は、ワープ因子の時間変化と直接的に関連しており、これが系の進化において中心的な役割を果たしていることが強調される。
• 最終的な静的グローバルスリングル状態は、ねじれブレーン宇宙論モデルにおける長寿命の宇宙線配置がダークエネルギー生成のメカニズムを提供する可能性を示唆している。