[論文レビュー] Starobinsky-like inflation in no-scale supergravity Wess-Zumino model with Polonyi term

Miguel Crispim Romão, Stephen F. King|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2017

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、インフレーション終了時に超対称性を明示的に破るため、ポロニーア項を加えたノスケール超重力Wess-Zuminoモデルを提案する。パラメータを調整することにより、星出型インフレーションが成功し、ニュートリノ質量が10^3 TeV未満に抑えられ、O(1) TeV程度の値をとることで、超対称性がLHCやFCCで発見可能になる可能性が高まる。

ABSTRACT

We propose a simple modification of the no-scale supergravity Wess-Zumino model of Starobinsky-like inflation to include a Polonyi term in the superpotential. The purpose of this term is to provide an explicit mechanism for supersymmetry breaking at the end of inflation. We show how successful inflation can be achieved for a gravitino mass satisfying the strict upper bound $m_{3/2}< 10^3$ TeV, with favoured values $m_{3/2}\\lesssim\\mathcal{O}(1)$ TeV. The model suggests that SUSY may be discovered in collider physics experiments such as the LHC or the FCC.

研究の動機と目的

• ノスケール超重力モデルにおける星出型インフレーションの文脈で、明示的な超対称性破れの欠如を解決すること。
• ノスケールケーラー結合を持つ超重力理論に埋め込むことにより、インフレーション力学における階層問題を解消すること。
• 成功したインフレーションダイナミクスを保ちつつ、非ゼロのニュートリノ質量を生成するメカニズムを提供すること。
• モデルがプランク2013年のCMBデータとリースの限界に一致するように、パラメータ空間を制約すること。
• 将来のコライダー実験（LHCやFCC）で超対称性が探査可能である可能性を示唆すること。

提案手法

• モジュールス場Tと隠れたセクター場Zを用いて、スカラー潜在エネルギーを安定化するノスケールケーラー結合を用いる。
• 2次、3次および線形ポロニーア項（係数bに比例）を含む超電位を導入し、超対称性を明示的に破る。
• スカラー潜在エネルギーはケーラー結合と超電位から導出され、F項の潜在エネルギーがインフレーションダイナミクスを決定する。
• f=1の極限で解析を行い、ニュートリノ質量がポロニーア項係数bに比例することを保証する。
• N* ∈ [50,60] および観測されたスカラー振幅As ≈ 2.2×10^{-9}に一致するように、パラメータ空間(x*, b)のスキャンを実施する。
• ニュートリノ質量はbの関数として計算され、nsとrに関するプランクデータの制約を満たすように制約を課す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ノスケール超重力Wess-Zuminoモデルにポロニーア項を一貫して追加しても、成功した星出型インフレーションが損なわれないか？
• RQ2 この修正モデルにおけるニュートリノ質量m_{3/2}の上限は何か？また、ポロニーア項係数bに依存するか？
• RQ3 ポロニーア項の導入により、現実的で非ゼロのニュートリノ質量が得られるとともに、星出モデルのインフレーション予測が保持されるか？
• RQ4 プランク2013年のCMBデータに一致するためのインフレート場x*と超電位係数aの妥当な範囲は何か？
• RQ5 このモデルは、LHCやFCCのような将来のコライダー実験で探査可能なニュートリノ質量を予測できるか？

主な発見

• モデルは、ニュートリノ質量が10^3 TeV未満に抑えられ、O(1) TeV程度の値をとる成功したインフレーションを達成する。
• b=0のとき、ニュートリノ質量はゼロであり、これは元のENOノスケールモデルに対応する。非ゼロのbは、bに比例する非ゼロのm_{3/2}を生成する。
• インフレーション開始時のインフレート場は、m_{3/2} ≤ O(10^3) GeVの条件下で5.24 ≤ x*/M_Pl ≤ 5.45 を満たす。
• 超電位における係数aは1.27×10^{-10} ≤ a/M_Pl^4 ≤ 1.81×10^{-10} に制約され、λ ≈ O(10^{-5}) を示唆する。
• ポロニーア質量MはM ≤ O(10^{-5})M_Plに制限され、O(1) TeV範囲の軽いニュートリノ質量と整合する。
• モデルの(ns, r)予測は、m_{3/2} ≤ O(10^3) GeVの条件下で、プランク2013データの68%信頼水準内にある。