[論文レビュー] Model independent bounds on tensor modes and stringy parameters from CMB

Anupam Mazumdar, Pramod Shukla|arXiv (Cornell University)|Nov 17, 2014

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 12被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、型IIBオルソイドコンパクト化における有効場理論の整合性を満たすために、インフレーションスケールとハッブルパラメータがカーラッツ＝クライン、ストリング、および4次元プランクスケールより著しく低いことを要求することで、テンソル対スカラー比 $r$、ストリング結合定数 $g_s$、コンパクト化体積 ${\cal V}_E$ に対するモデルに依存しない上限を導出する。さらに、4次元グラビトニ質量とインフレーションスケールの間の階層を用いて、これらのパラメータをさらに制約する。

ABSTRACT

In this paper we will derive bounds on tensor-to-scalar ratio, $r$, string coupling, $g_s$ and compactification volume, ${\cal V}_E$, by demanding the validity of an effective field theory - the inflationary scale and the Hubble parameter during inflation must be well below the Kaluza-Klein (KK) mass scale, string scale, and $4$ dimensional Planck mass. Within type IIB orientifold compactifications, we can put further constraints on the parameters by invoking the hierarchy between gravitino mass in $4$ dimensions and inflationary scale.

研究の動機と目的

• 有効場理論の妥当性に基づいて、テンソルモードおよびストリング的パラメータに対するモデルに依存しない制約を確立すること。
• インフレーションスケールとハッブルパラメータがカーラッツ＝クライン、ストリング、およびプランクスケールより著しく低いことを保証すること。
• 型IIBオルソイドコンパクト化において、4次元グラビトニ質量とインフレーションスケールの階層を追加の制約として組み込むこと。
• これらの整合性条件の下で、$r$、$g_s$、および ${\cal V}_E$ に対する定量的上限を導出すること。

提案手法

• インフレーションスケールとハッブルパラメータがカーラッツ＝クライン質量スケールより著しく低いことを要求する有効場理論（EFT）の制約を適用する。
• ストリングスケールおよび4次元プランク質量に対しても同様のEFT条件を課す。
• 型IIBオルソイドコンパクト化における4次元グラビトニ質量とインフレーションスケールの階層を活用して、パラメータ空間をさらに制約する。
• これらの制約の下で、テンソル対スカラー比 $r$、ストリング結合定数 $g_s$、コンパクト化体積 ${\cal V}_E$ に対する上限を導出する。
• 型IIBオルソイドコンパクト化の構造を用いて、グラビトニ質量をダイラトンおよびモジュリスフィールドに関連付ける。
• EFTの整合性とスカラー対称性の破れスケールを組み合わせることで、$r$ の上界と $g_s$ の上界、${\cal V}_E$ の下界を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ストリングコンパクト化におけるEFT整合性から導かれる、モデルに依存しないテンソル対スカラー比 $r$ の上限は何か？
• RQ2 インフレーションスケールがカーラッツ＝クラインスケールおよびストリングスケールより低いことを要求することで、ストリング結合定数 $g_s$ とコンパクト化体積 ${\cal V}_E$ はどのように制約を受けるか？
• RQ3 4次元グラビトニ質量とインフレーションスケールの階層は、型IIBオルソイドモデルにおけるパラメータ空間をどのようにさらに制限するか？
• RQ4 これらの制約は、ストリング理論におけるインフレーションモデルの妥当性にどのような意味を持つか？
• RQ5 異なるコンパクト化シナリオにおいて、$r$、$g_s$、および ${\cal V}_E$ に対する導出された上限はどのように比較されるか？

主な発見

• インフレーションスケールがカーラッツ＝クラインスケールより著しく低いことを要求することで、テンソル対スカラー比 $r$ は上界によって制約される。
• 有効場理論がインフレーションスケールで有効であることを保証するため、ストリング結合定数 $g_s$ は小さく保たれる必要がある。
• カーラッツ＝クラインモードがインフレーションスケールに対して重くなるようにするため、コンパクト化体積 ${\cal V}_E$ は十分に大きくなければならない。
• 4次元グラビトニ質量とインフレーションスケールの階層は、型IIBオルソイドモデルにおいて $r$ に追加の上界と ${\cal V}_E$ に下界をもたらす。
• 組み合わせた制約により、特定のモデル詳細に依存しない非自明な $r$ の上界が得られる。
• 結果は、EFTの整合性とスカラー対称性の破れスケールの階層が、ストリング的インフレーションモデルのパラメータ空間を強く制限することを示している。