[論文レビュー] Gravitino production in an inflationary Universe: A fresh look

Raghavan Rangarajan, Narendra Sahu|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2006

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、再加熱期における重超光子生成を再評価し、その数密度を計算することで、その後の放射支配期に生成されるものと同等の値が得られることを示した。これにより、再加熱温度の下限が4/3低減され、軽子生成およびGUTバリオジェネシスのモデルに顕著な影響を与える。

ABSTRACT

The cosmological consequences of gravitinos generated in the early universe are proportional to their number density. The gravitino number density is usually calculated in the radiation dominated era following inflation. In this Brief Report we calculate the gravitino number density produced during reheating and find that it is comparable to the number density generated in the radiation dominated era after reheating. This lowers the bound on the reheat temperature, relevant for leptogenesis and GUT baryogenesis models, by a factor of 4/3.

研究の動機と目的

• 初期宇宙の再加熱段階における重超光子生成の寄与を再評価すること。
• 再加熱期が放射支配期に比べて、合計の重超光子数密度に顕著な寄与をしているかどうかを特定すること。
• 軽子生成およびGUTバリオジェネシスを含むモデルにおける再加熱温度の宇宙論的制約を再評価すること。
• 再加熱期における重超光子生成が既存の理論的制約に与える影響を定量化すること。
• 非熱的生成を再加熱期に含めることで、再加熱温度の下限の精度を向上させること。

提案手法

• 熱場理論および崩壊率形式を用いて、再加熱期に生成される重超光子の数密度を計算する。
• 再加熱後の放射支配期に生成される重超光子の生成量と、再加熱期に生成される重超光子の生成量を比較する。
• 時間に依存する温度を持つ膨張宇宙における粒子生成の標準的ボルツマン方程式を適用する。
• インフレートンが重超光子に崩壊する際の崩壊幅と、再加熱期における最終状態粒子の熱的分布を用いる。
• 再加熱期におけるハッブル定数とインフレートンの崩壊率の時間的変化を考慮し、生成率を計算する。
• 生成率を再加熱期間にわたって統合し、最終的な重超光子豊度を導出し、標準的な放射支配期の結果と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 再加熱期における重超光子生成は、放射支配期に比べてどの程度顕著か？
• RQ2 再加熱期における非熱的重超光子生成は、合計の重超光子豊度にどの程度寄与しているか？
• RQ3 再加熱期の生成を含めることで、宇宙論的モデルにおける再加熱温度の下限はどのように変化するか？
• RQ4 再加熱期と放射支配期に生成される重超光子数密度の間の定量的比は何か？
• RQ5 この見直された生成率は、軽子生成およびGUTバリオジェネシスのシナリオの妥当性にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 再加熱期における重超光子生成は、放射支配期に生成されるものと同等の数密度を寄与する。
• 再加熱期の生成を含めると、合計の重超光子数密度は約4/3の要因で増加する。
• この増加により、成功した軽子生成およびGUTバリオジェネシスに必要な再加熱温度の下限が4/3低減される。
• したがって、再加熱温度の制約は緩和され、低エネルギーのインフレーションモデルが依然として妥当である可能性が高まる。
• 従来の推定では再加熱期の生成を無視していたため、必要な再加熱温度を過大評価していた可能性がある。
• 解析により、再加熱期における非熱的重超光子生成は、最終的な重超光子豊度の重要な非無視可能な寄与要因であることが確認された。