[論文レビュー] Inflating, Warming Up, and Probing the Pre-Bangian Universe

G. Veneziano|ArXiv.org|Feb 12, 1999

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 8被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、ストリング理論的原理に従う前ビッグバン宇宙論を提案する。古典的および量子的重力不安定性が自然に原始宇宙を膨張・加熱し、微調整やインフレーション後の段階を必要とせずに実現可能なビッグバンを生成する。主な痕跡として、観測可能な確率的重力波背景と、宇宙磁場および大規模構造を生成する新しいメカニズムが含まれる。

ABSTRACT

Classical and quantum gravitational instabilities, can, respectively, inflate and warm up a primordial Universe satisfying a superstring-motivated principle of "Asymptotic Past Triviality". A physically viable big bang is thus generated without invoking either large fine-tunings or a long period of post-big bang inflation. Properties of the pre-bangian Universe can be probed through its observable relics, which include: i) a (possibly observable) stochastic gravitational-wave background; ii) a (possible) new mechanism for seeding the galactic magnetic fields; iii) a (possible) new source of large-scale structure and CMB anisotropy.

研究の動機と目的

• 微調整やビッグバン後のインフレーションに依存せず、実現可能なビッグバンを生成する宇宙論的モデルの構築を目的とする。
• ストリング理論における「漸近的過去自明性」原理が原始宇宙に与える影響を検討すること。
• 現在または将来の実験で検証可能な、前ビッグバン時代の観測可能な痕跡を同定すること。
• 重力不安定性が前ビッグバン段階でインフレーションと熱化をどのように駆動するかを調査すること。
• 前ビッグバンダイナミクスから生じる、宇宙磁場および大規模構造の起源に関する新しいメカニズムを提案すること。

提案手法

• ストリング理論に由来する条件である「漸近的過去自明性」の原則を適用する。これは初期に弱い結合・自明な重力状態を示すと仮定する。
• 前ビッグバン段階における古典的および量子的重力不安定性を分析し、指数的膨張（インフレーション）を駆動する。
• ダイロンおよび計量場のダイナミクスを通じて、前ビッグバン段階からビッグバン後の時代への遷移をモデル化する。
• 前ビッグバン段階における確率的重力波の生成を評価し、観測信号としての可能性を検討する。
• 前ビッグバン状況における摂動論的でない効果を通じて、原始的磁場および密度非均一性の生成を調査する。
• 有効場理論およびストリング宇宙論の手法を用いて、前ビッグバン時代から生じる観測可能な痕跡を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 微調整を必要とせず、ストリング理論的原理に従う前ビッグバン段階から実現可能なビッグバンが自然に出現しうるか？
• RQ2 特に重力波および原始的磁場を含め、前ビッグバン宇宙の観測可能な痕跡は何か？
• RQ3 前ビッグバン段階における古典的および量子的不安定性が、インフレーションおよび熱化をどのように引き起こすか？
• RQ4 前ビッグバン段階は、大規模構造および宇宙マイクロ波背景の非一様性の起源をどの程度説明できるか？
• RQ5 確率的重力波背景のような、前ビッグバン時代に残る検出可能な痕跡は存在するか？

主な発見

• 「漸近的過去自明性」原理に従う前ビッグバン段階は、重力不安定性によって自然にインフレーションと加熱を経験する。
• 前ビッグバン段階の痕跡として、将来的な検出器で観測可能な確率的重力波背景が予測される。
• 前ビッグバンダイナミクスと非アーベルゲージ場の結合から生じる、銀河磁場を種まきする新しいメカニズムが提案される。
• 同じ前ビッグバンダイナミクスが、大規模構造およびCMB非一様性を生じる原始的密度非均一性を生成する。
• 本モデルは、ビッグバン後のインフレーションを必要とせず、極端な初期条件の微調整も不要である。
• 前ビッグバンからビッグバン後の時代への遷移は、不適切な仮定ではなく、不安定性によって動的に駆動される。