[論文レビュー] Massive fields temper anomaly-induced inflation

Ilya L. Shapiro, Joan Solà|arXiv (Cornell University)|Apr 18, 2001

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、共形場表現と異常統合を介して真空有効作用を修正することにより、異常駆動インフレーションを巨視的量子場が緩和するメカニズムを提案する。主な結果は、場の質量が自然にインフレーションを遅くし、FLRW時代へのなめらかな遷移を可能にすることである—特に超対称理論において顕著である。

ABSTRACT

A method for calculating the vacuum effective action for massive quantum fields in curved space-time is outlined. Our approach is based on the conformal representation of the fields action and on the integration of the corresponding conformal anomaly. As a relevant cosmological application, we find that if taking the masses of the fields into account, then the anomaly-induced inflation automatically slows down. In supersymmetric theories this mechanism can be specially efficient, for it may naturally lead to the graceful exit from the inflationary to the FLRW phase.

研究の動機と目的

• 曲がった時空における質量のある量子場の真空有効作用を計算するための手法を開発すること。
• 場の質量が異常駆動インフレーションのダイナミクスに与える影響を調査すること。
• 質量のある場が、宇宙論的モデルにおいて自然にインフレーション期からのなめらかな遷移をもたらすかどうかを検討すること。
• このメカニズムが超対称理論においてどれほど効率的であるかを評価すること。

提案手法

• 曲がった時空における質量のある場の解析を簡略化するために、量子場作用の共形表現を用いる。
• 量子場に関連する共形異常を統合して有効作用を導出する。
• トレース異常を真空エネルギー密度および圧力と結びつけ、有効な宇宙定数項を修正する。
• インフレーション膨張をモデル化するために、de Sitterに類似した時空に形式的枠組みを適用する。
• 超対称性を組み込んで、インフレーションからの安定的遷移における効率の向上を検討する。
• 得られた有効作用を用いて、質量依存補正を含む修正されたフレリッドマン方程式を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 質量のある量子場は、曲がった時空において真空有効作用をどのように修正するか？
• RQ2 場の質量は、異常駆動インフレーションをどの程度抑制または遅延させるか？
• RQ3 場の質量の導入が、インフレーション期からの自然ななめらかな遷移をもたらすことができるか？
• RQ4 キャンセルや強化された対称性のため、このメカニズムは超対称理論において特に効果的であるとされるか？
• RQ5 共形異常は、インフレーションからFLRW時代への遷移を媒介する役割を果たすか？

主な発見

• 真空有効作用に場の質量を組み込むことで、異常駆動インフレーションの進行速度が顕著に低下する。
• 共形異常統合法により、有効作用に対する質量依存補正が的確に捉えられる。
• 質量のある場は、インフレーション膨張に自然な減衰効果をもたらし、永遠のインフレーションを防ぐ。
• 超対称的モデルでは、発散の強化されたキャンセレーションと対称性保護のおかげで、このメカニズムは特に効率的である。
• このモデルは、de Sitterに類似したインフレーション期から、標準的なFLRW宇宙論的進化へのなめらかな遷移を支持する。
• 有効なダイナミクスは、古典的ポテンシャル項ではなく、量子補正が遷移を駆動していることを示している。