[論文レビュー] Supersymmetric dark energy

Neven Bilić|arXiv (Cornell University)|Apr 28, 2010

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 29被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、de Sitter時空において、未破れた超対称性が大規模構造によって破られ、ソフトな超対称性の破れを通じて非ゼロの真空エネルギー密度が生じることを提案している。プランクスケールの短距離カットオフを用いることで、得られる真空エネルギー密度は観測された宇宙定数と一致し、超対称性フレームワーク内での宇宙定数問題の自然な解決を提供する。

ABSTRACT

We study a noninteracting supersymmetric model in de Sitter spacetime. Supersymmetry breaking induces a nonzero vacuum energy density. A short distance cut-off of the order of Planck length provides a matching between the vacuum energy density and the cosmological constant related to the de Sitter expansion parameter.

研究の動機と目的

• de Sitter時空に埋め込まれた超対称モデルにおける真空エネルギーの運命を調査すること。
• de Sitter幾何によるソフトな超対称性の破れが、物性的に妥当な真空エネルギー密度を生成できるかどうかを検討すること。
• 自然な短距離カットオフが、観測された宇宙定数と量子場の理論的予測を一致させられるかどうかを特定すること。
• de Sitter宇宙におけるフリードマン方程式と整合する真空エネルギー密度の整合性を検討すること。

提案手法

• ビアイン形式を用いて、de Sitter時空におけるN個のキラル超場を含む非相互作用のWess-Zumino超対称モデルを定式化する。
• 一般相対性理論的紫外カットオフを用いて、有効作用への1ループ寄与を計算することで、真空揺動のエネルギー密度を導出する。
• 真空エネルギー密度の発散を規制するため、プランク長さ程度の短距離カットオフを適用する。
• フリードマン方程式を用いて、ハッブルパラメータHと真空エネルギー密度の関係を関係づけ、ρ_vacを宇宙定数ρ_Λと同一視する。
• 曲がった時空における共変正則化スキームを用いて、エネルギー運動量テンソルを計算し、一般相対性理論との整合性を保証する。
• 一次の真空エネルギー密度がH²m_Pl²に比例することを示し、フェルミオンが平坦空間の発散をキャンセルする一方で、ボソンが主要寄与を占める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 de Sitter時空における未破れた超対称性が、自然に有限で非ゼロの真空エネルギー密度を生成できるか？
• RQ2 de Sitter幾何が超対称性を破り、フェルミオン・ボソンデゲネラシーを引き起こす役割は何か？
• RQ3 プランクスケールのカットオフが、観測された宇宙定数と整合する真空エネルギー密度をもたらすか？
• RQ4 超対称揺動から導かれる真空エネルギー密度は、フリードマン方程式とどのように整合するか？
• RQ5 超対称モデルにおける残存する真空エネルギーは、微調整や恣意的なキャンセレーションを回避できるか？

主な発見

• de Sitter時空における一次の真空エネルギー密度はH²m_Pl²に比例し、フェルミオンの寄与が平坦空間の発散をキャンセルした後、ボソンの揺動が主たる寄与を占める。
• プランク長さ程度の短距離カットオフを用いることで、現在のハッブルパラメータに対応するHの場合、観測された宇宙定数と一致する真空エネルギー密度が得られる。
• 必要なカットオフスケールは、超場種の数Nの平方根に反比例するため、種の問題に対する自然な解決策を示唆する。
• カットオフをΛ_cut ≈ √(3π/N) m_Plに設定することで、モデルはフリードマン方程式を満たし、UVカットオフと観測されたハッブルスケールを結びつける。
• 真空エネルギー寄与は、完全な宇宙定数形式のエネルギー運動量テンソルをもたらさないため、真空揺動だけではCCを説明できないことが示唆され、追加の構造が必要である。
• 長距離カットオフをハッブル半径L = 1/Hに設定した場合、結果はホログラフィック境界と整合する。