[論文レビュー] Non-Abelian condensates as alternative for dark energy

D.V. Gal’tsov|ArXiv.org|Dec 31, 2008

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 55被引用数 13

ひとこと要約

この論文は、宇宙論におけるダークエネルギーの代替として、非アーベルヤンミルズ（YM）凝集体を提案する。FRW計量と整合する特異な等方的・一様なSU(2) YM配置を活用し、ボーンインフェルトまたは量子補正付きラグランジアンによる conformal 不変性の破れを介して、有効な状態方程式 w ≈ −1 を達成することで、一時的ダークエネルギーおよびパラドックス的領域を含む宇宙論的加速を可能にする。主な貢献は、追加の恣意的なスカラー場を導入することなく、YM凝集体が物理的に妥当なダークエネルギーをもたらしうることを示したことにある。

ABSTRACT

We review basic features of cosmological models with large-scale classical non-Abelian Yang-Mills (YM) condensates. There exists a unique SU(2) YM configuration (generalizable to larger gauge groups) compatible with homogeneity and isotropy of the three-space which is parameterized by a single scalar field. In the past various aspects of Einstein-Yang-Mills (EYM) cosmology were discussed in the context of the Early Universe. Due to conformal invariance, solvable EYM FRW models exist both on the classical and quantum levels. To develop the YM model for dark energy one has to find mechanisms of the conformal symmetry breaking. We discuss the Born-Infeld generalization and some phenomenological models motivated by quantum corrections exploring possibility of transient DE and phantom regimes.

研究の動機と目的

• 非アーベルヤンミルズ場がスカラー場ダークエネルギーモデルの物理的代替として可能であるかを検討すること。
• ベクトル場ダークエネルギー候補の等方性問題を解決するため、宇宙論的対称性と整合する自然な一様・等方的配置を支持するSU(2) YM場を用いること。
• YM理論における共形不変性の破れを引き起こすメカニズムを同定し、負の圧力を生成し宇宙の加速を引き起こすことを目的とする。
• ボーンインフェルトまたは量子補正付きYMラグランジアンが、一時的ダークエネルギーまたはファントム的振る舞いを生じるかを調査すること。
• 古典的および現象論的宇宙論モデルにおけるYM凝集体がダークエネルギー候補として実現可能かどうかを評価すること。

提案手法

• すべての空間曲率（k = ±1, 0）に対してFRW計量と整合する、1つのスカラー関数 w(η) でパrameter化された特定のSU(2) YMアンザッツを用いる。
• 共形時間におけるアインシュタイン-ヤンミルズ（EYM）フレームワークを適用し、アンザッツからYM場強度およびエネルギー運動量テンソルを導出する。
• 共形不変性を破り、負の圧力を可能にするために、YMラグランジアンのボーンインフェルト（NBI）一般化を検討する。
• 量子的または弦理論的補正をモデル化するため、L ∼ F(F/μ²)^(ν−1) 形式や対数形式 L ∼ F ln(F/μ²) の現象論的ラグランジアンを分析する。
• 共形時間形式を用いて、w(η)、ẇ(η)、曲率 k の関数としてエネルギー密度 ε と圧力 p を導出する。
• 電場優位と磁場優位の異なる領域およびパrameter範囲における状態方程式 w = p/ε を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 FRW宇宙論における非アーベルヤンミルズ凝集体は、ダークエネルギーと整合する状態方程式を生成できるか？
• RQ2 SU(2) YM場は、宇宙論的対称性と整合する一様・等方的配置を有するか？
• RQ3 YM理論における共形不変性の破れは、宇宙の加速を引き起こすのに十分な負の圧力を生成できるか？
• RQ4 非最小カouplingまたは量子補正付きYMラグランジアンのどのような形態が、一時的ダークエネルギーまたはファントム的振る舞いを生じるか？
• RQ5 初期宇宙において大規模YM凝集体が形成される物理的メカニズムは存在するか？

主な発見

• SU(2) YM場は、1つのスカラー関数 w(η) でパラメータ化された一様・等方的配置を有し、すべてのFRWモデルと整合する。
• 共形不変性のおかげで、FRW空間内での古典的YM力学は正則的かつ可解であり、放射に類似した状態方程式 w = 1/3 を得る。
• ボーンインフェルトまたは量子補正付きラグランジアンによる共形不変性の破れにより、負の圧力が可能となり、特定のパラメータ領域では w が −1 に近づく。
• べき則ラグランジアン L ∼ F(F/μ²)^(ν−1) の場合、ν → 1 のとき状態方程式は w ≈ −1 に達し、一時的ダークエネルギーまたはファントム的振る舞いを可能にする。
• 対数ラグランジアン L ∼ F ln(F/μ²) は、ln(F/μ²) ≈ −1 のとき w ≈ −1 を達成し、一時的ダークエネルギーに加え、可能性としてファントム領域を支持する。
• 電場優位と磁場優位の領域間の遷移は、これらのモデルにおいてダークエネルギーの振る舞いが一時的であることを示唆している。