[論文レビュー] Self-complete chaotic inflation

Hyun Min Lee|arXiv (Cornell University)|Mar 22, 2014

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、非正則な運動項を備えた自己完備なカオス的インフレーションモデルを提案する。このモデルは、放物型インフレーションの力学を安定化させ、プランクスケール未満のインフレート場の値がプランクスケール未満であるにもかかわらずスローロールインフレーションを可能にする。モデルはBICEP2と整合する予測を維持しつつ、大場面スケーリングによってプランクスケール未満でのユニタリティ違反を解消する。

ABSTRACT

We consider a general chaotic inflation model with non-canonical kinetic term, resulting in attractor solutions for the quadratic inflation. The form of the kinetic term and the potential is fixed due to the requirement that the inflation model is a quadratic form in the large field values of the inflaton. We show that a large coupling in the non-canonical kinetic term allows for the slow-roll inflation with sub-Planckian field values of the inflaton and the successful predictions of the quadratic inflation in light of BICEP2 results are maintained in our model. We find that due to the large rescaling of the inflaton field in the vacuum, there is no unitarity problem below the Planck scale.

研究の動機と目的

• カオス的インフレーションにおけるユニタリティ問題を、非正則な運動項の導入によって解決すること。
• 特にBICEP2の結果と整合する予測を有する放物型インフレーションの成功を維持すること。
• 場のスケーリングを用いて、プランクスケール未満のインフレート場の値でスローロールインフレーションを可能にすること。
• 運動項とポテンシャルが大場面放物型挙動によって一意に決定される自己完備なインフレーションモデルを導出すること。

提案手法

• 大場面領域における力学を変更するために、インフレート場のラグランジアンに非正則な運動項を導入する。
• モデルが大場面値において放物型に還元されることを制約として、有効ポテンシャルと運動項を導出する。
• 非正則構造にもかかわらず、スローロール条件の安定性を示すためにアトラクタ解法を適用する。
• ユニタリティがプランクスケール未満で保たれることを示すために、場のスケーリング解析を実施する。
• 大場面極限における放物型挙動の要請を用いて、運動項とポテンシャルの形を一意に固定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非正則な運動項を導入することで、プランクスケール未満のインフレート場の値でスローロールインフレーションが安定化され、放物型インフレーションの予測が維持可能か？
• RQ2 非正則な運動項における大きな結合定数は、プランクスケール未満でのモデルのユニタリティにどのように影響するか？
• RQ3 大場面値における放物型挙動の要請が、運動項とポテンシャルの形に課す制約は何か？
• RQ4 アトラクタ解法メカニズムは、この設定におけるインフレーション力学のロバストネスをどの程度保証できるか？

主な発見

• 非正則な運動項における大きな結合定数のおかげで、プランクスケール未満のインフレート場の値でスローロールインフレーションが達成される。
• アトラクタ解法メカニズムにより、インフレーション軌道が安定化され、スローロール条件のロバストネスが保証される。
• モデルは、テンソル対スカラー比を含め、放物型インフレーションのBICEP2と整合する予測を正確に再現する。
• 真空中の大場面スケーリングのおかげで、プランクスケール未満でのユニタリティ違反が回避される。