[論文レビュー] Eternal inflation without metaphysics

James B. Hartle, S. W. Hawking+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 13, 2010

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、エターナルインフレーションを特徴とするランドスケープモデルにおいて、大きなスーパー・ホライズンスケールのフラクチュエーションが存在するにもかかわらず、ノーバウンダリー波動関数を用いて我々の観測可能な宇宙内での微小な非一様性を予測することを提案する。最も低いポテンシャルエネルギーの出口が支配的であると特定され、その結果、モデルのクラスにおいてテンソル対スカラー比が約10%となる。これは、局所的宇宙論的予測の物理的測度を定義するものである。

ABSTRACT

We consider landscape models that admit several regions where the conditions for eternal inflation hold. It is shown that one can use the no-boundary wave function to calculate small departures from homogeneity within our past light cone despite the possibility of much larger fluctuations on super horizon scales. The dominant contribution comes from the history exiting eternal inflation at the lowest value of the potential. In a class of landscape models this predicts a tensor to scalar ratio of about 10%. In this way the no-boundary wave function defines a measure for the prediction of local cosmological observations.

研究の動機と目的

• エターナルインフレーションを特徴とするマルチバースモデルにおける局所的宇宙論的観測を予測する課題に取り組む。
• スーパー・ホライズンスケールのフラクチュエーションが観測スケールの非一様性を上回る問題を解決する。
• ノーバウンダリー波動関数を用いて、宇宙論的予測の物理的根拠に基づく測度を確立する。
• ノーバウンダリー波動関数が、テンソル対スカラー比のような具体的で検証可能な予測をもたらすかどうかを特定する。

提案手法

• 複数のエターナルインフレーション領域を有するランドスケープモデルにノーバウンダリー波動関数を適用する。
• 異なるポテンシャルエネルギー値でエターナルインフレーションから脱出する歴史の量子振幅を計算する。
• 観測可能な非一様性の支配的寄与が、最も低いポテンシャルエネルギーの脱出から生じることを同定する。
• ノーバウンダリー条件の下で、歴史の量子振幅に基づいて重み付けを行う経路積分形式を用いる。
• 支配的量子歴史から導かれる主要な観測可能性としてのテンソル対スカラー比を評価する。
• 最低の脱出点が計算可能で無視できないテンソル信号をもたらすランドスケープモデルのサブセットに焦点を当てる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ノーバウンダリー波動関数は、エターナルインフレーションモデルにおける局所的宇宙論的観測の予測的測度を提供できるか？
• RQ2 エターナルインフレーションからの異なる脱出歴史の相対的な量子振幅は、何によって決定されるか？
• RQ3 大きなスーパー・ホライズンスケールのフラクチュエーションが存在するにもかかわらず、なぜ小スケールの非一様性が観測的シグネチャーを支配するのか？
• RQ4 ノーバウンダリー波動関数の下で、ランドスケープモデルのクラスにおいて予測されるテンソル対スカラー比は何か？
• RQ5 最低のポテンシャルエネルギーの脱出が、観測可能な非一様性の量子振幅を支配するのか？

主な発見

• ノーバウンダリー波動関数は、大きなスーパー・ホライズンスケールのフラクチュエーションを抑制し、観測可能な非一様性への支配的寄与を最も低いポテンシャルエネルギーの脱出に選択する。
• 我々の過去の光円錐内での均一性からの微小な逸脱が、この量子測度を用いてうまく予測される。
• ランドスケープモデルのクラスにおいて、テンソル対スカラー比は約10%であると予測される。
• 支配的量子歴史は、ポテンシャルエネルギーが最小値に達した地点でのエターナルインフレーションからの脱出に対応する。
• このアプローチは、マルチバースシナリオにおける局所的宇宙論的観測量の予測のための物理的で恣意的でない測度を提供する。
• 10%のテンソル対スカラー比の予測は、将来的な宇宙論的観測による検証が可能なシグネチャーを提供する。