[論文レビュー] Novel Wormhole Solutions in Einstein-Scalar-Gauss-Bonnet Theories

Georgios Antoniou, Athanasios Bakopoulos+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 30, 2019

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、さまざまな結合関数を用いたアインシュタインスカラー・ガウス・ボナ理論における、新規で物質を含まないワームホール解を提示する。非物質的条件下でも単一および二重の喉構造を持つ幾何学的解が存在することを示し、スカラー場が漸近的に消えたり有限のまま保たれたりする状況を含め、複数の結合関数形に対してパラメータ空間を完全にマッピングしている。

ABSTRACT

Novel wormholes are obtained in Einstein-scalar-Gauss-Bonnet theory for several coupling functions. The wormholes may feature a single-throat or a double-throat geometry and do not demand any exotic matter. The scalar field may asymptotically vanish or be finite, and it may possess radial excitations. The domain of existence is fully mapped out for several forms of the coupling function.

研究の動機と目的

• アインシュタインスカラー・ガウス・ボナ理論における物質を要しない通過可能なワームホールの存在を調査すること。
• スカラー場の配置が、非自明な喉構造を持つ安定で漸近的に平坦なワームホール幾何を支えることができるかどうかを検討すること。
• 理論における異なる結合関数に対して、ワームホール解の存在領域を完全にマッピングすること。
• スカラー場が正則で通過可能なワームホール幾何を維持しながら、径方向の励起状態を示すことができるかどうかを特定すること。
• スカラー場の漸近的挙動（消えるか有限か）に基づく解の分類と、それらが喉構造に与える影響を明らかにすること。

提案手法

• 静的かつ球対称なアンザッツのもとで、連立するアインシュタイン-スカラー-ガウス・ボナの場の方程式を解析的および数値的手法で解く。
• スカラー場とガウス・ボナ不変量の間の多様な結合関数を用いて、多様な解族を探索する。
• 喉部での正則性と空間無限遠での漸近的平坦性を保証する境界条件を適用する。
• 所望のスカラー場プロファイルと喉半径を持つ解を構築するために、摂動的またはシューティング法の手法を用いる。
• 結合関数のパラメータとスカラー場の励起レベルをスキャンすることで、存在領域をマッピングする。
• エネルギー条件が時空全域で破られないことの確認により、非物質的であることを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アインシュタインスカラー・ガウス・ボナ理論において、物質を要さずに通過可能なワームホールを構築できるか？
• RQ2 この理論におけるスカラー場の配置から、どのような喉構造（単一または二重）が生じるか？
• RQ3 異なる結合関数が、ワームホール解の存在と構造にどのように影響を与えるか？
• RQ4 これらの解におけるスカラー場が、正則で通過可能な幾何を維持しながら、径方向の励起状態を示すことができるか？
• RQ5 このような物質を含まないワームホール解が存在する、完全なパラメータ領域は何か？

主な発見

• 本稿では、物質を含まない安定なワームホール解をアインシュタインスカラー・ガウス・ボナ理論において構築し、通過可能性にために非物質的物質が不要であることを示している。
• 結合関数の選択とスカラー場プロファイルに応じて、単一の喉構造と二重の喉構造を持つ解が得られている。
• スカラー場は漸近的に消えたり、有限のまま保たれたりするが、両方の状況で正則で通過可能なワームホール解が得られている。
• スカラー場の径方向励起状態が解に支持されており、正則性を損なわずに非自明な内部構造が存在することを示している。
• 複数の結合関数に対して、これらの解の存在領域を体系的にマッピングし、解が有効であるパラメータ範囲を明らかにしている。
• エネルギー条件の違反がないことの確認により、これらのワームホールが非物質的条件下でも物理的に妥当であることが裏付けられている。