[論文レビュー] Inflato-Natural Leptogenesis: Leptogenesis in Chromo-Natural and Gauge Inflations

Azadeh Maleknejad, Mahdiyar Noorbala+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 14, 2012

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 13被引用数 17

ひとこと要約

本稿では、非アーベルゲージ場を伴うモデル（クロモ・ネイチャラルおよびゲージインフレーションなど）における重力的手術的アノマリーに起因するインフレーション期のレプトン生成（inflato-natural leptogenesis）を提案する。これらのモデルはパリティ破れのテンソルモードスペクトルを有し、ローレンツ不変性を量子レベルで破る。この機構により、観測されたバリオン数対光子比と整合するレプトン非対称性が、妥当なパrameter範囲内で自然に生成される。

ABSTRACT

A scenario of leptogenesis was introduced in [1] which works during inflationary period within standard model of particle physics setup. In this scenario lepton number is created by the gravitational chiral anomaly which has a non-zero expectation value for models of inflation driven by pseudoscalar field(s). Here, we observe that models of inflation involving non-Abelian gauge fields, e.g. the chromo-natural inflation [2] or the gauge-flation [3], have a parity-violating tensor mode (graviton) spectrum and naturally lead to a non-vanishing expectation value for the gravitational chiral anomaly. Therefore, one has a natural leptogenesis scenario associated with these inflationary setups, inflato-natural leptogenesis. We argue that the observed value of baryon-to-photon number density can be explained in a natural range of parameters in these models.

研究の動機と目的

• 非アーベルゲージ場を伴うモデルにおいて、インフレーション期に自然にレプトン生成が生じるかを調査すること。
• 重力的手術的アノマリーが非ゼロのレプトン数非対称性を生成する条件を同定すること。
• クロモ・ネイチャラルおよびゲージインフレーションのシナリオにおいて、観測されたバリオン数対光子比が達成可能であることを示すこと。
• インフレーションのダイナミクスと重力的アノマリーを介したバリオン生成の間の関係を確立すること。

提案手法

• ピューロスカラーフィールドと非アーベルゲージ場を伴うインフレーションモデル（例：クロモ・ネイチャラルインフレーション、ゲージフラーション）を分析すること。
• これらのモデルにパリティ破れのテンソルモードスペクトルが存在することを特定し、これが量子レベルでのローレンツ不変性を破ることを示すこと。
• 重力的手術的アノマリーの期待値を計算し、軸性電流とカップリングしてレプトン数の保存が破れる原因となること。
• アノマリーに起因するレプトン数生成を用いて、インフレーション期にレプトン生成を駆動すること。
• 得られたレプトン非対称性がスファラロン過程を介して観測されたバリオン数対光子比にどのように関連するかを示すこと。
• パrameter空間を評価し、観測された非対称性が自然に再現可能かどうかを検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非アーベルゲージインフレータモデルにおいて、重力的手術的アノマリーを介したインフレーション期のレプトン生成は可能か？
• RQ2 パリティ破れのテンソルモードスペクトルが、アノマリーの非ゼロ期待値を可能にする役割は何か？
• RQ3 インフレーション期に生成されたレプトン非対称性は、観測されたバリオン数対光子比とどのように関係するか？
• RQ4 クロモ・ネイチャラルおよびゲージインフレーションモデルのパラメータは、成功したレプトン生成と整合的か？
• RQ5 重力的アノマリー機構は、微調整を必要とせず、観測された物質-反物質非対称性を説明可能か？

主な発見

• クロモ・ネイチャラルおよびゲージインフレーションモデルにおいて、パリティ破れのテンソルモードスペクトルのおかげで、重力的手術的アノマリーが非ゼロの期待値をとる。
• このアノマリーは、インフレーション期におけるレプトン数生成の自然なメカニズムを提供し、結果としてinflato-natural leptogenesisを実現する。
• 得られたレプトン非対称性は、スファラロン遷移を介してバリオン非対称性に変換可能である。
• 観測されたバリオン数対光子比は、モデルパラメータの自然な範囲内で達成可能である。
• このメカニズムは、非アーベルゲージ場のインフレーションダイナミクスに本質的に関連しており、インフレーションとバリオン生成を統合するフレームワークを提供する。