[論文レビュー] Fermionic K-essence

Ratbay Myrzakulov|arXiv (Cornell University)|Nov 19, 2010

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 37被引用数 15

ひとこと要約

本稿では、宇宙の加速的膨張を説明するため、非正則な運動項を有するフェルミオン場を特徴とする宇宙論的モデル、すなわち「フェルミオン的 K-エネルギー」（f-essence）を提案する。正確な解を導出し、重力-フェルミオン相互作用を分析することで、この場が微調整を必要とせず、晩期の加速を駆動できることを示し、スカラーに基づく k-エネルギー モデルに対する新しい代替案を提示する。

ABSTRACT

AbstractIn the present work, we study the cosmological model with fermionic field and with thenon-canonical kinetic term (fermionick-essenceor f-essence). We also present some importantreductions of the model as well as its some generalizations. We also found the exact solutionof the model and examine the influence of such gravity-fermion interaction on the observedaccelerated expansion of our universe. 1 Introduction The observational evidence from different sources for the present stage of accelerated expansionof our universe has driven the quest for theoretical explanations of such feature. Assuming thevalidity of the theory of gravity, one attempt of explanation is the existence of an unregarded, butdominated at present time, ingredient of the energy content of the universe, known as dark energy,with unusual physical properties. The other possibility is modifying the general theory of relativityat large scales. In cosmology, the investigation for the constituents responsible for the acceleratedperiods in the evolution of the universe is of great interest. The mysterious dark energy has beenproposed as a cause for the late time dynamics of the current accelerated phase of the universe.During last years theories described by the action with non-standard kinetic terms, k-essence,attracted a considerable interest. Such theories were first studied in the context of k-inflation [1],and then the k-essence models were suggested as dynamical dark energy for solving the cosmiccoincidence problem [2]-[4]. The action of the k-essence scalar field φminimally coupled to thegravitational field g

研究の動機と目的

• 非正則な運動項を有するフェルミオン場がダークエネルギーの候補として宇宙論的影響をどのように及えるかを調査すること。
• 標準的なスカラー場モデルの動的代替案を提示することで、宇宙の一致問題を解決すること。
• フェルミオン自由度を組み込むことで、既存の k-エネルギー フレームワークを一般化すること。
• モデルの正確な解を導出し、加速的膨張を駆動する可能性を評価すること。

提案手法

• 重力とフェルミオン場が最小にカップルされ、非正則な運動項を有する重力作用を定式化する。
• 変分原理を用いて作用から場の運動方程式を導出し、フェルミオン場のエネルギー運動量テンソルを含む。
• 均一かつ等方的な宇宙論的背景下で、対称性と簡略化技術を適用して場の運動方程式を簡略化する。
• フェルミオン場およびスケール因子に対して特定のアンザッツを適用し、得られた方程式を正確に解く。
• 重力-フェルミオンカップリングがスケール因子および状態方程式の力学に与える影響を分析する。
• 追加の相互作用を含めるようにモデルを一般化し、それらの宇宙論的結果を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非正則な運動項を有するフェルミオン場は、観測された晩期の宇宙の加速的膨張を再現できるか？
• RQ2 フェルミオン自由度の組み込みが、スカラー k-エネルギー モデルと比較して力学にどのように影響を与えるか？
• RQ3 均一かつ等方的な時空の文脈で、場の運動方程式からどのような正確な解が得られるか？
• RQ4 重力-フェルミオン相互作用は、状態方程式およびスケール因子の時間発展にどのように影響を与えるか？
• RQ5 このモデルが宇宙の一致問題を解決する上でどのような意味を持つのか？

主な発見

• このモデルは、フェルミオン場の非正則な運動項によって駆動される加速的膨張を記述する正確な解を許容する。
• f-essence 場の有効状態方程式は、ファントム境界を自然に越えることができ、動的なダークエネルギー成分を示す。
• 重力-フェルミオンカップリングは、初期条件の微調整を必要とせず、自己加速的挙動を生じさせる。
• スカラー場支配の極限において、このモデルは既知の k-エネルギー の状況に還元され、既存のフレームワークとの整合性を裏付ける。
• モデルの一般化は、特定のパrameter 範囲において安定な宇宙論的進化を示し、ダークエネルギー候補としての妥当性を支持する。