[論文レビュー] Non-Topological Inflation from Embedded Defects

Stephon Alexander, Robert Brandenberger+1 more|ArXiv.org|Feb 20, 2003

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、brane-antibrane消滅中に形成される非位相的で埋め込まれた欠陥を用いて、弦理論における宇宙論的インフレーションの新しいメカニズムを提案する。これらの欠陥は、高温でプラズマ効果によって安定化され、コアで位相的インフレーションを経験する。温度が低下すると、自然に崩壊し、滑らかな終了をもたらす。これは、brane-worldのシナリオにおけるインフレーション終了問題に対する一般的で物理的に妥当な解決策を提供する。

ABSTRACT

We discuss a new mechanism of obtaining a period of cosmological inflation in the context of string theory. This mechanism is based on embedded defects which form dynamically on higher dimensional D-branes. Such defects generate topological inflation, but unlike topological inflation from stable defects, here there is a natural graceful exit from inflation: the decay of the embedded defect. We demonstrate the idea in the context of a brane-antibrane annihilation process. The graceful exit mechanism suggested here applies generically to all realizations of inflation on D-branes.

研究の動機と目的

• 弦理論における位相的インフレーションモデルの滑らかな終了問題に対処すること。
• 微調整されたトンネル効果を必要としない、物理的に妥当なインフレーション終了メカニズムを提案すること。
• D-brane上に形成された埋め込み欠陥が、低温で自然に崩壊する仕組みを示し、インフレーションを支えること。
• ブレーン-アンチブレーンおよびブレーン交差の両方のシナリオを含む、すべてのD-braneに基づくインフレーションモデルにこのメカニズムを一般化すること。
• このメカニズムが、高次元の階層を生じさせることや、歪んだ幾何学を許容することを示すこと。

提案手法

• D5–アンチD5ブレーン系におけるタキオン凝縮を用い、埋め込み欠陥としてD3ブレーンを動的に生成する。
• 因果性に基づくキルビーメカニズムを適用し、相転移中に位相的欠陥が必然的に形成されることを示す。
• 温度依存的安定化を導入：プラズマ効果が高温での埋め込み欠陥の安定化を実現する。
• 低温における埋め込み欠陥の崩壊を、インフレーションからの滑らかな終了のメカニズムとしてモデル化する。
• 欠陥コア内のインフレーション力学を解析し、3+1次元および2つの追加次元で指数的拡張が起こることを示す。
• ラディオン安定化と歪んだ幾何学が、インフレーション後の時空をどのように形作るかを検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弦理論的ブレーン・ワールド・モデルにおいて、位相的インフレーションからの自然な滑らかな終了を達成できるか？
• RQ2 ブレーン-アンチブレーン消滅中に形成された埋め込み欠陥は、どのようにインフレーションを支え、最終的に崩壊するか？
• RQ3 高温における非BPS欠陥の安定化に、熱的プラズマ効果が果たす役割は何か？
• RQ4 このメカニズムは、高次元の階層や歪んだ幾何学を生じさせることができるか？
• RQ5 このモデルは、標準インフレーションモデルに内在する超プランクスケール問題を回避できるか？

主な発見

• D5–アンチD5消滅中に形成された埋め込み欠陥は、コアで位相的インフレーションを支えられ、欠陥の厚さがハッブル半径を超える。
• このメカニズムは自然な滑らかな終了を提供する：埋め込み欠陥は低温で崩壊し、量子トンネル効果を必要とせずにインフレーションが終了する。
• 初期インフレーションスケールがプランクスケールではなくブレーンの張力によって設定されるため、このモデルは超プランクスケール問題を回避する。
• 元のブレーンの世界面に平行な2つの内部次元も指数的拡張を経験し、スケールの階層が生じる可能性がある。
• インフレーション後の時空は歪んでいると予想され、歪んだコンパクト化の先行モデルと整合的である。
• このシナリオは一般的であり、ブレーン交差や非BPS欠陥系を含む、すべてのD-braneに基づくインフレーションモデルに適用可能である。