[論文レビュー] DBI Inflation in N=1 Supergravity

Michael Koehn, Jean-Luc Lehners+1 more|MPG.PuRe (Max Planck Society)|Aug 3, 2012

Particle Accelerators and Free-Electron Lasers参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、N=1超対称ゲージ理論におけるDBIインフレーションの負のポテンシャル問題を、高次導関数項を持つ1つのチャイral超多重項と、カノニカルな2次導関数項を持つ1つ以上の追加のチャイral超多重項を結合させることで解決する。著者たちは、Kählerポテンシャルを厳密に制約し、特定の正則超ポテンシャルを選択することで、任意の正のポテンシャルを持つモデルを構築し、相対論的DBIインフレーションを超対称フレームワーク内で実現可能にする。これは、安定で観測的に整合性のある動的特性を持つ単一および多スカラー場の両方のシナリオを含む。

ABSTRACT

It was recently demonstrated that, when coupled to N=1 supergravity, the Dirac-Born-Infeld (DBI) action constructed from a single chiral superfield has the property that when the higher-derivative terms become important, the potential becomes negative. Thus, DBI inflation cannot occur in its most interesting, relativistic regime. In this paper, it is shown how to overcome this problem by coupling the model to one or more additional chiral supermultiplets. In this way, one obtains effective single real scalar field DBI models with arbitrary positive potentials, as well as multiple real scalar field DBI inflation models with hybrid potentials.

研究の動機と目的

• 高次導関数項が支配的になるとポテンシャルが負になってしまうため、N=1超対称ゲージ理論におけるDBIインフレーションが失敗するという根本的問題に対処すること。
• 相対論的領域で安定的かつ予測可能であるような、N=1超対称ゲージ理論内での実現可能なDBIインフレーションモデルを構築するメカニズムを開発すること。
• 追加のチャイral超多重項を用いて、ハイブリッド型ポテンシャルを持つ多スカラー場DBIインフレーションモデルへの一般化を図ること。
• インフレーション期に、有効ポテンシャルが高次導関数項に依存せず、安定的であることを保証することで、信頼性のある宇宙論的予測を可能にすること。

提案手法

• DBI型の高次導関数項を持つチャイral超多重項を、カノニカルな2次導関数項を持つ1つ以上の追加のチャイral超多重項と結合する。
• 追加のチャイral超多重項の補助場を安定化させ、スカラー・ポテンシャルへの不要な寄与を抑制するために、これらの超多重項に制限されたKählerポテンシャルを課す。
• 正則超ポテンシャル W = S·w(Φ¹, Φ², ..., Φ^N) を用いて、インフレートン場 φ = √2 Re(Φ¹) のための正の有効ポテンシャルを生成する。
• 追加のチャイral超多重項の補助場を運動方程式により消去することで、インフレーション領域においてポテンシャルが高次導関数項に依存しないことを保証する。
• インフレートン φ がDBI作用を持つ一方で、他のスカラー場がカノニカルな運動項を持つ多スカラー場モデルを構築し、ハイブリッド型ポテンシャル構造を可能にする。
• 高次導関数項が支配的になるにもかかわらず、関連する場の空間においてそれらの寄与が消えるようにすることで、ダイナミクスの進化中でもポテンシャルが変化しないことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高次導関数項が支配的になるとポテンシャルが負になってしまうため、単一超多重項の場合にDBIインフレーションがN=1超対称ゲージ理論で一貫して実現可能かどうか。
• RQ2 高次導関数超対称ゲージ理論フレームワークにおいて、インフレートンのポテンシャルが正で安定になるために必要なKählerポテンシャルおよび超ポテンシャルの条件は何か。
• RQ3 追加のチャイral超多重項を用いて、N=1超対称ゲージ理論内でのハイブリッド型ポテンシャルを持つ多スカラー場DBIインフレーションモデルをどのように構築できるか。
• RQ4 インフレーション期に有効ポテンシャルが高次導関数項に依存せず、安定的であることは保証できるか。これにより、強い非線形ダイナミクスの中でも信頼性のある予測が可能になるか。
• RQ5 追加のチャイral超多重項のスカラー成分を、Hubbleスケールを超える質量で安定化させることは可能か。これによりインフレーション軌道の不安定化を回避できるか。

主な発見

• カノニカルな運動項と制限されたKählerポテンシャルを持つ1つ以上の追加のチャイral超多重項を組み込むことで、DBIインフレートン場の正で任意のポテンシャルを構築可能となり、単一超多重項モデルにおける負のポテンシャル問題を克服できる。
• 高次導関数項が支配的であっても、関連する場の空間においてそれらの寄与が相殺されることにより、インフレーション期に有効ポテンシャルが安定的かつ高次導関数項に依存しないまま保たれる。
• インフレートン φ がDBI作用を持つ一方で、他の実スカラー場がカノニカルな運動項を持つ多スカラー場モデルを構築可能であり、ハイブリッド型ポテンシャル構造を実現できる。
• Kählerポテンシャルに特定の制約を課すことで、追加のチャイral超多重項のスカラー・ポテンシャルをHubbleスケールを超える質量で安定化できる。
• この手法はN個の追加のチャイral超多重項へ一般化可能であり、インフレートンおよび追加のスカラー場のポテンシャル関数の広範な範囲を可能にし、安定したダイナミクスを実現できる。
• この構成は、N=1超対称ゲージ理論内での観測的に整合性のある多実スカラー場DBIインフレーションの実現可能性を示す概念的証明を提供する。今後のストリング理論のコンact化への埋め込みにも応用可能である。