[論文レビュー] General Brane Cosmology with R4 term in (A)dS5 or Minkowski Bulk

Georgios Kofinas|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、量子補正から生じる高次曲率R⁴項をbrane作用に含めた場合の(A)dS5またはミンコフスキー空間のbulk時空におけるbrane宇宙論を調査する。誘導された力学は、修正されたエネルギー運動量テンソルを伴うアインシュタイン重力に還元され、微調整されたAdS5背景では一時的な加速期に続き、ホライズンを伴わない4次元流体時代が続く。

ABSTRACT

A general analysis of the induced brane dynamics is performed in an (A)dS5 or Minkowski background, when the intrinsic curvature term is included in the brane action. Such a term is known to cause dramatic changes and is generically induced by quantum corrections coming from the bulk gravity and its coupling with matter living on the brane. The induced brane dynamics is shown to be the usual Einstein dynamics coupled to a well-defined modified energy momentum tensor. Conventional general relativity revives for an initial era whose duration depends on the value of the five-dimensional Planck mass. Violations of energy conditions may be possible, as well as matter inhomogeneities on the brane in the above exact bulks. A new anisotropic solution is given in the above context. This solution, for a fine-tuned AdS5 bulk, exhibits an intermediate accelerating phase which is followed by an era corresponding to a 4D perfect fluid solution with no future horizons.

研究の動機と目的

• 量子補正によるbulk重力とbrane物質の結合から生じるR⁴曲率項をbrane作用に含めた場合の宇宙論的意味を分析すること。
• このような項が、特に(A)dS5またはミンコフスキー空間のbulk背景において、brane上での有効力学にどのように影響を与えるかを特定すること。
• exactなbulk解において、エネルギー条件の破れや物質の非一様性が生じる可能性があるかを調査すること。
• 特に微調整されたAdS5時空において、R⁴項の存在下での新しい非等方的宇宙論的解を構築し、その解析を行うこと。

提案手法

• 量子補正によるbulk重力とbrane物質の結合から導かれる一般のR⁴曲率項を含むbrane作用を定式化する。
• brane上での有効運動方程式を導出し、それが修正されたエネルギー運動量テンソルを伴うアインシュタイン重力に還元されることを示す。
• (A)dS5およびミンコフスキー空間のbulk背景における宇宙論的解を分析し、初期のGRに類似した時代の持続期間を決定づける5次元プランク質量の役割に注目する。
• 微調整されたAdS5背景において、新しい非等方的解を構築し、中間的な加速期を含むその宇宙論的進化を検討する。
• 特に、遅い段階の4次元流体的状態における未来のホライズンの欠如を含め、解の因果的構造を調査する。
• 修正された力学のもとで、exactなbulk解におけるエネルギー条件の破れや物質の非一様性の妥当性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 brane作用にR⁴項を含めることで、(A)dS5またはミンコフスキー空間のbulk時空における有効宇宙論的力学はどのように変化するか？
• RQ2 誘導されたbrane力学は初期段階で標準的なアインシュタイン重力に回復するのか？この段階はどのくらい続くのか？
• RQ3 R⁴補正の存在下で、エネルギー条件や物質の非一様性にどのような影響が生じるか？
• RQ4 微調整されたAdS5時空において、一時的な加速期に続き、ホライズンを伴わない4次元流体時代が続く新しい非等方的解が存在するか？
• RQ5 R⁴補正を伴うbrane宇宙論の枠組みにおいて、新しい非等方的解の因果的構造と長期的挙動はいかなるものか？

主な発見

• brane作用におけるR⁴項は、修正されたエネルギー運動量テンソルを伴う有効力学に還元され、初期段階で標準的な一般相対性理論に回復する。
• 初期のGRに類似した時代の持続期間は5次元プランク質量によって決定され、その値が大きいほど長期間にわたる。
• R⁴補正の結果、exactなbulk解においてエネルギー条件の破れや物質の非一様性が生じる可能性がある。
• 微調整されたAdS5背景において、中間的な加速期を示す新しい非等方的宇宙論的解が構築された。
• この解は、未来のホライズンを伴わない4次元完全流体解に対応する遅い段階の状態に進化する。
• R⁴項の存在により、標準的なbrane宇宙論にない一時的な加速期が可能となり、初期宇宙の力学に新たな道筋を示唆する。