[論文レビュー] Supergravity origin of the MSSM inflation

Kari Enqvist, Lotta Mether+1 more|ArXiv.org|Jun 15, 2007

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 12被引用数 17

ひとこと要約

本稿は、平坦な方向ポテンシャルとサドルポイントを介して、自然にMSSMインフレーションモデルを実現する超対称重力フレームワークを提案する。このフレームワークでは、ソフトSUSY破れパラメータの微調整を必要とせず、ゆっくりとしたインフレーションを保証する。主な結果は、文字通り、弦のコンactificationに一般的に現れる特定のクラスのケーラー形式が、すべての隠れセクターの真空期待値に対して、必要なサドルポイント条件 $A^2 = 40m^2$ を自動的に生成することである。これにより、MSSMフレームワーク内での自然なインフレーションが可能になる。

ABSTRACT

We consider the supergravity origin of the recently proposed MSSM inflationary model, which relies on the existence of a saddle point along a dimension six flat direction. We derive the conditions that the Kahler potential has to satisfy for the saddle point to exist irrespective of the hidden sector vevs. We show that these conditions are satisfied by a simple class of Kahler potentials, which we find to have a similar form as in various string theory compactifications. For these potentials, slow roll MSSM inflation requires no fine tuning of the soft supersymmetry breaking parameters.

研究の動機と目的

• 最近提案されたMSSMインフレーションモデルにおける微調整問題を解決すること。特に、$A^2 = 40m^2$ のサドルポイント条件が極めて高い精度を要することを背景とする。
• 超対称重力における、隠れセクターの真空期待値に依存せずに、このサドルポイント条件を普遍的に実現するケーラー形式のクラスを同定すること。
• このようなケーラー形式が、アーベル型オルビフォールドや交差するDブレーンモデルなど、既知の弦コンactificationスキームから自然に生じることを示すこと。
• MSSMインフレーションと現実的な弦理論的構成との間の接続を確立し、モデルの理論的信頼性を高めること。

提案手法

• F-termによる超対称性の破れを伴う超対称重力におけるスカラー・ポテンシャルを導出し、$G = K + \log|W|^2$ を用いてソフト項を計算する。
• MSSMの平坦な方向に対して必要なソフト項を生成する、$K = \sum_m \alpha_m \log(1 + \beta_m |\Phi_M|^2)$ の形をした特定のケーラー形式を同定する。
• 隠れセクターの真空期待値に依存せず、サドルポイント条件 $A^2 = 40m^2$ が恒等的に成立するように、パラメータ $\alpha_m$, $\beta_m$ に条件を課す。
• これらの条件を満たすシンプルで物理的に妥当なケーラー形式が、ハイペルティック弦コンactificationや交差するDブレーンモデルで得られる形式と一致することを示す。
• 高エネルギースケールでのケーラー形式と低エネルギーの素粒子物理学的現象（特に三重項A項）を結ぶために、走馬灯的グルーピング（RGE）を用いる。
• 得られたポテンシャルが、サドルポイント周辺でほぼ平坦であることを確認し、$H_{\text{inf}} \sim 1-10$ GeV および $n_s \approx 0.92$ のゆっくりとしたインフレーションを実現できることを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMインフレーションモデルは、ソフトSUSY破れパラメータの微調整なしに、超対称重力フレームワークから導出可能か？
• RQ2 どのクラスのケーラー形式が、隠れセクターの真空期待値に依存せず、サドルポイント条件 $A^2 = 40m^2$ が恒等的に成立するか？
• RQ3 超対称重力における、MSSMインフレーションに必要な平坦な方向ポテンシャルを自然に生成し、既知の弦コンactification幾何と整合するケーラー形式は存在するか？
• RQ4 このようなケーラー形式によって生成されるソフト項は、LHCでの観測可能な素粒子物理学パラメータとどのように関係するか？
• RQ5 MSSMインフレーションのシナリオは、必要なケーラー形式構造をもたらす現実的な弦理論コンactificationに埋め込めるか？

主な発見

• 特定のケーラー形式 $K = \sum_m \alpha_m \log(1 + \beta_m |\Phi_M|^2)$ が、すべての隠れセクターの真空期待値に対して、サドルポイント条件 $A^2 = 40m^2$ が恒等的に成立するように必要なソフト項を生成する。
• 導出されたケーラー形式は、ハイペルティック弦のアーベル型オルビフォールドコンactificationや交差するDブレーンモデルで得られる形式と構造的に類似しており、弦理論への自然な埋め込みを示唆する。
• 得られたインフレーションポテンシャルは、サドルポイント $\phi_0 = (A/(20\lambda))^{1/4}$ の周辺にほぼ平坦な領域を示し、$H_{\text{inf}} \sim 1-10$ GeV およびスペクトル指数 $n_s \approx 0.92$ のゆっくりとしたインフレーションを実現でき、観測結果と整合する。
• サドルポイント条件がケーラー形式の構造に起因するため、ソフトパラメータの微調整を回避できる。これは偶然的でない。
• 一般の場 $\psi$ の三重項A項は $A_3 = m_\psi \sqrt{2} (\alpha - \beta/3) \cos\xi / \sqrt{\alpha - \beta - 2}$ として導出され、高エネルギーの超対称重力と低エネルギーの素粒子物理学の間の接続を確立する。
• インフレートンと標準模型粒子の結合はMSSMと導出されたケーラー形式によって決定されるため、LHCなどの加速器実験でテスト可能である。