[論文レビュー] Heterotic Brane Gas Inflation

Natalia Shuhmaher, Robert Brandenberger|arXiv (Cornell University)|Dec 5, 2005

Atmospheric and Environmental Gas Dynamics被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、オービフォールド化された余剰次元の空間に存在する高温・高密度のブレインガスを用いて、高次元モデルにおけるスローロールインフレーションの新しいメカニズムを提案する。初期の等方的膨張は、オービフォールド固定平面間の弱いポテンシャルが支配的になると、3つの大きな空間次元におけるスローロールインフレーションに移行し、その後、ストリング理論的寄与による反発的ポテンシャルによってストリングスケールで安定化される。ブレインから放射への変換により、再加熱が実現される。

ABSTRACT

We propose a new way of obtaining slow-roll inflation in the context of higher dimensional models motivated by string and M theory. In our model, all extra spatial dimensions are orbifolded. The initial conditions are taken to be a hot dense bulk brane gas which drives an initial phase of isotropic bulk expansion. This phase ends when a weak potential between the orbifold fixed planes begins to dominate. For a wide class of potentials, a period during which the bulk dimensions decrease sufficiently slowly to lead to slow-roll inflation of the three dimensions parallel to the orbifold fixed planes will result. Once the separation between the orbifold fixed planes becomes of the string scale, a repulsive potential due to string effects takes over and leads to a stabilization of the radion modes. The conversion of bulk branes into radiation during the phase of bulk contraction leads to reheating.

研究の動機と目的

• ストリング理論およびM理論にインspiredされた高次元モデルにおける新しいインフレーションメカニズムの開発。
• 制御されたダイナミクスを伴うコンパクト化された余剰次元におけるスローロールインフレーションを達成する挑戦への対処。
• 高温・高密度のブレインガスから生じる初期条件が、3つの大きな空間次元におけるインフレーションを誘発・維持できるかの探求。
• オービフォールドコンパクト化とストリングスケールポテンシャルによるラディオンモードの安定化の役割の調査。
• バルク収縮期におけるブレインから放射への変換を通じた再加熱プロセスのモデル化。

提案手法

• すべての余剰次元がオービフォールディングによってコンパクト化された高次元的バルクに、高温・高密度のブレインガスを有する初期宇宙をモデル化する。
• ブレインガスの圧力によって駆動されるバルク膨張のダイナミクスを分析し、初期の等方的段階に至る。
• 初期膨張段階の後、支配的になるオービフォールド固定平面間の弱いポテンシャルを導入する。
• バルク次元の収縮が、3つの大きな空間次元におけるスローロールインフレーションを可能にする十分に遅い速度で進行する条件を導出する。
• ストリング理論的効果がストリングスケールで反発的ポテンシャルを生成し、ラディオンモードの安定化を実現する。
• ブレインガス膨張、インフレーションへの遷移、ラディオンの安定化、およびバルク収縮期におけるブレインから放射への変換による再加熱を含む、系の進化を追跡する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高温・高密度のブレインガスを有する高次元的オービフォールド化バルクは、3つの空間次元におけるスローロールインフレーション段階をもたらすことができるか？
• RQ2 オービフォールド固定平面間のポテンシャルにどのような条件が満たされると、バルク収縮期に持続的なスローロールインフレーションが可能になるか？
• RQ3 ストリングスケール効果は、コンパクト化された余剰次元におけるラディオンモードの安定化にどのように寄与するか？
• RQ4 ブレインから放射への変換は、インフレーション段階後に再加熱を可能にする役割を果たすか？
• RQ5 一貫した高次元的フレームワーク内で、等方的膨張からスローロールインフレーションへの遷移が動的かつ自然に実現可能か？

主な発見

• オービフォールド固定平面間のポテンシャルの広いクラスが、バルク次元の収縮を十分に遅く保つことができ、スローロールインフレーションを支持する。
• 固定平面間の弱いポテンシャルがブレインガス圧力よりも支配的になると、初期の等方的膨張からスローロールインフレーションへの自然な遷移が生じる。
• ストリングスケールにおいて、ストリング理論的寄与から生じる反発的ポテンシャルがラディオンモードを安定化させ、さらなる収縮を防ぐ。
• バルク収縮期におけるブレインから放射への変換が、実現可能な再加熱メカニズムを提供する。
• 本モデルは一貫した順序で実現する：ブレインガス膨張 → スローロールインフレーション → ラディオンの安定化 → 再加熱、すべてが高次元的・オービフォールド化されたフレームワーク内に収まる。