[論文レビュー] Nonlocal String Tachyon as a Model for Cosmological Dark Energy

I. Ya. Aref’eva|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2004

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 16

ひとこと要約

本稿では、NSR超弦場理論から導かれる非局所的ストリングtachyonモデルが、宇宙論的ダークエネルギー候補として実現可能であると提唱している。フリードマン背景における非局所tachyon力学の近似により、$ w < -1 $ である状態方程式パラメータが得られ、これはファントム的宇宙を示唆するが、非局所構造のおかげで量子不安定性が生じず、ポテンシャル反転効果によってビッグリップ特異性を回避する。

ABSTRACT

There are many different phenomenological models describing the cosmological dark energy and accelerating Universe by choosing adjustable functions. In this paper we consider a specific model of scalar tachyon field which is derived from the NSR string field theory and study its cosmological applications. We find that in the effective field theory approximation the equation of state parameter w

研究の動機と目的

• 非局所tachyon力学が、観測データと整合する$ w < -1 $ を持つ宇宙論的モデルを生み出せるかどうかを検討すること。
• 標準的ファントムモデルに内在する量子不安定性問題を、tachyon作用における非局所性を活用することで解決すること。
• 有効場理論近似下での非局所tachyon駆動宇宙における安定性と特異性回避を調査すること。
• ブレインの張力と閉じたストリング励起状態が、tachyonが非摂動的真空に到達可能にする役割を明確にすること。

提案手法

• 共変的オープンストリング場理論（SFT）を用いて、フリードマン時空背景における非局所tachyon作用を定式化する。
• レベル截断法と緩やかに変化する補助場近似を適用し、非局所作用を有効な局所的形に簡略化する。
• 有効作用を用いて状態方程式パラメータ $ w = p/\rho $ を導出し、時間発展におけるその挙動を分析する。
• 真の真空周りでの二次的ゆらぎスペクトルを解析し、完全な非局所プロパゲーターを含めて量子安定性を評価する。
• 有効作用におけるゴースト的運動項と、完全な非局所作用を比較し、物理的ゴーストが生じないことを示す。
• 非摂動的真空に到達するために、Senの予想を上回る強化されたブレイン張力が必要であることを調査する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非局所tachyon力学が、量子不安定性を伴わず、$ w < -1 $ を持つ宇宙論的モデルを生み出せるか？
• RQ2 有効作用にゴースト的運動項が現れるにもかかわらず、tachyon作用の非局所構造が物理的ゴーストの出現をどのように防いでいるか？
• RQ3 このファントム的モデルにおいて、ポテンシャル反転効果がビッグリップ特異性を回避するメカニズムは何か？
• RQ4 なぜSenの予想が予測するよりも大きなブレイン張力が必要となるのか？物理的にどのように解釈できるか？
• RQ5 有効場理論近似が非局所tachyonの宇宙論的進化を的確に捉えられるか？その限界は何か？

主な発見

• 有効場理論近似において、tachyonモデルは状態方程式パラメータ $ w < -1 $ を得ており、これはファントム的宇宙を示唆する。
• 有効作用にゴースト的運動項が現れるにもかかわらず、完全な非局所作用はユニタリであり、物理的不安定性を示さない。
• 非局所構造のおかげで、逆プロパゲーターがパrameter $ q^2 \in (q^2_{\text{cr1}}, q^2_{\text{cr2}}) $ の範囲で正定値を保ち、量子安定性が維持される。
• ポテンシャル反転効果により、宇宙は未来の特異性に至らず、ビッグリップのシナリオを回避する。
• 非摂動的真空に到達するには、Senの予想を上回る大きなブレイン張力が必要であり、これは閉じたストリング励起状態の効果として解釈できる。
• $ q^2 > q^2_{\text{cr2}} \approx 7 $ の場合、2つの質量のある物理的励起状態が出現する。$ q^2 < q^2_{\text{cr2}} $ の場合、物理的励起状態は存在せず、安定な真空が保証される。