[論文レビュー] Non-trivial running of the primordial tensor spectrum

Jinn-Ouk Gong|arXiv (Cornell University)|Mar 20, 2014

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 18被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、インフレーション期における原始的テンソルパワー スペクトルの青色（正の）スペクトル指数の可能性を調査し、緩和パラメータの急激な減少によってそれが生じうることを示している。2つの明示的なモデルが、この非自明なランニングを示しており、従来の赤色傾き（red-tilted）の期待とは対照的であり、インフレーション力学の新たな一貫性テストを提供する。

ABSTRACT

We examine the possibility of positive spectral index of the power spectrum of the primordial tensor perturbation produced during inflation in the light of the detection of the B-mode polarization by the BICEP2 collaboration. We find a blue tilt is possible when the slow-roll parameter decays rapidly. We present two examples in which a positive spectral index for the tensor power spectrum can be obtained. We also briefly discuss other consistency tests for further studies on inflationary dynamics.

研究の動機と目的

• インフレーション期における原始的テンソルパワー スペクトルに正のスペクトル指数（青色傾き）が生じうるかどうかを調査すること。
• BICEP2のBモード検出がテンソルスペクトルの性質に与える影響を検討すること。
• 緩和パラメータの減少がテンソルスペクトルの非自明なランニングを引き起こす条件を同定すること。
• 正のテンソルスペクトル指数を示す明示的なモデルを構築すること。
• インフレーション力学に関する今後の研究のための一貫性テストを提案すること。

提案手法

• 緩和パラメータの急激な減少下での原始的テンソルパワー スペクトルの時間発展を分析する。
• 非単調な緩和パラメータ行動を示す状況において、標準的なインフレーション摂動理論を適用してテンソルパワー スペクトルを計算する。
• 標準的なインフレーション形式を用いて、パワー スペクトルの波数依存性からテンソルスペクトル指数を導出する。
• 緩和パラメータが急激に減少する2つの明示的モデルを構築し、それらによって青色傾きが生じることを示す。
• 観測的制約、特にBICEP2のBモード検出と整合性があるかを評価する。
• スカラーとテンソルスペクトルの間の一貫性関係を用いて、モデルの妥当性をテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 緩和パラメータの急激な減少を伴う単一場インフレーションにおいて、原始的テンソルパワー スペクトルに正のスペクトル指数が生じうるか？
• RQ2 BICEP2のBモード検出と整合的でありながら、青色傾きのテンソルスペクトルを実現できる具体的なモデル設定は何か？
• RQ3 緩和パラメータの急激な減少は、テンソルスペクトルのランニングにどのように影響を与えるか？
• RQ4 青色傾きのテンソルスペクトルは、インフレーションモデルの一貫性にどのような意味を持つのか？
• RQ5 非自明なテンソルスペクトル行動を踏まえて、インフレーション力学を制約するための新たな一貫性テストは何か？

主な発見

• 緩和パラメータの急激な減少が生じる場合、原始的テンソルパワー スペクトルに正のスペクトル指数が生じうる。
• 非自明な緩和パラメータの時間発展に起因して青色傾きを示すテンソルスペクトルを持つ2つの明示的モデルが構築された。
• 青色傾きは、緩和パラメータの急激な減少によって引き起こされる波数依存性に起因し、標準的な緩和パラメータの期待とは乖離する。
• 結果はBICEP2によるBモード偏光検出と整合的であり、非自明なテンソルスペクトル行動の有効な道筋を示唆する。
• 今後のインフレーションモデル構築および観測的制約のための新たな一貫性テストが同定された。