[論文レビュー] On the Cosmology and Symmetry of Dilaton-Axion Gravity

James E. Lidsey|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 1996

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 5被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、Brans-Dicke枠組みにおけるダイロン-アキソン重力の宇宙論的意味を調査し、ダイロンがアキソンおよびモジュライ場に結合する際、グローバルな O(2,2) 対称性が存在することを特定する。この対称性は宇宙定数によって破られるが、Bianchiモデルにおいては、タイプ I および V のみがこれを保つ。任意の曲率に対して等方的解が存在し、スカラー場の相互作用により、プレビッグバン状況の領域ではバウンシング宇宙論が出現する。

ABSTRACT

A global O$(2,2)$ symmetry is found in the Brans-Dicke theory of gravity when the dilaton is coupled to axion and moduli fields. The symmetry is broken if a cosmological constant is introduced. Within the class of spatially homogeneous Bianchi cosmologies, only the type I and V models respect the symmetry. Isotropic cosmological solutions are found for arbitrary spatial curvature. In the region of parameter space relevant to the pre-big bang scenario, the interplay between the scalar fields results in a bouncing cosmology.

研究の動機と目的

• Brans-Dicke枠組み内におけるダイロン-アキソン重力におけるグローバル O(2,2) 対称性の役割を調査すること。
• スカラー場の結合条件下で、空間的に一様な Bianchi 宇宙論のどのタイプがこの対称性を保つかを特定すること。
• すべての空間的曲率タイプにわたる等方的宇宙論的解を分析すること。
• プレビッグバン宇宙論的状況におけるスカラー場のダイナミクス的相互作用を調査すること。
• 宇宙定数が O(2,2) 対称性およびそれに続く宇宙論的進化に与える影響を評価すること。

提案手法

• アキソンおよびモジュライ場を含む拡張された Brans-Dicke 理論の分析により、グローバル O(2,2) 対称性を同定すること。
• 空間的に一様な Bianchi モデルへの対称性の適用により、特にどのタイプ（I および V）がそれを保つかを分類すること。
• スカラー場方程式を用いて、任意の空間的曲率に対して等方的宇宙論的解を導出すること。
• プレビッグバン状況におけるスカラー場ダイナミクスの研究に注力し、バウンシング挙動に焦点を当てる。
• 宇宙定数の導入による対称性の破れを検討すること。
• 有効場方程式および対称性低減技術を用いて、宇宙論的進化を分析すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの Bianchi モデルがダイロン-アキソン重力において O(2,2) 対称性を保つか？
• RQ2 ダイロン、アキソン、およびモジュライ場の間のスカラー場結合が宇宙論的進化に与える影響は何か？
• RQ3 この枠組みにおいて、すべての空間的曲率に対して等方的解を導出できるか？
• RQ4 スカラー場の相互作用により、プレビッグバン状況でどのような宇宙論的ダイナミクスが生じるか？
• RQ5 宇宙定数の導入が O(2,2) 対称性およびそれらの解に与える影響は何か？

主な発見

• ダイロンがアキソンおよびモジュライ場に結合する際、Brans-Dicke理論において O(2,2) 対称性が存在するが、これは宇宙定数によって明示的に破られる。
• Bianchi モデルの中で、与えられた場の結合条件下では、タイプ I および V のみが O(2,2) 対称性を尊重する。
• 任意の空間的曲率に対して等方的宇宙論的解が存在し、均一宇宙論の可能な範囲が拡張される。
• プレビッグバン状況に関連するパrameter領域では、スカラー場の相互作用がバウンシング宇宙論をもたらす。
• 対称性低減および場のダイナミクスは、プレビッグバンフレームワーク内での特異的でない宇宙論的進化を支持する。
• 結果から、O(2,2) 対称性が、特に均一な設定において許容される宇宙論的モデルを制限することが示唆される。