[論文レビュー] The cyclic universe

Ding-Yu Chung|ArXiv.org|May 21, 2001

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、2つの9-braneがバルクで分離された11次元時空に基づく周期的宇宙モデルを提案する。ブレイン衝突と段階的分離を経て、宇宙は6つの遷移—三重項、インフレーション、ビッグバン、クインテッセンス、ビッグクラッシュ、縮退—を繰り返し、周期的である。このモデルは、ブレインの力学と次元干渉から粒子質量を導出する。

ABSTRACT

The cyclic universe model is a modification of the ekpyrotic universe and the pyrotechnic universe models. The cyclic universe goes through the six transitions: the triplet universe, the inflation, the big bang, the quintessence, the big crush, and the deflation transitions. The universe starts with eleven dimensional space-time with two boundary 9-branes separated by a finite gap spanning an intervening bulk volume. The triplet transition starts when the bulk 9-brane is generated from the hidden boundary 9-brane, and collides with the pre-observable 9-brane. The collision starts the inflation transition. The collision is the brane dimensional interference mixing between the pre-observable 9-brane and the bulk 9-brane. The results are the mixed branes (combined brane dimensions), the internal space (cancelled brane dimensions), the bulk space, 3-brane vacuum, and cosmic radiation. Cosmic radiation generated during the inflation leads to the big bang. Meanwhile, the hidden brane undergoes stepwise fractionalization, changing in stepwise manner from 9-brane to 3-brane. The observable universe expands in a constant rate until the quintessence transition. Afterward, there are the big crush transition (the reverse of the big bang) and the deflation (the reverse of the inflation). The cosmic cycle of the fractionalization and condensation starts over again. The masses of all elementary particles and hadrons can be calculated.

研究の動機と目的

• 初期特異性を回避するため、ビッグバンを繰り返し可能な周期的プロセスに置き換える周期的宇宙論的モデルを提案すること。
• 高次元時空におけるブレイン相互作用を通じて、宇宙背景放射および粒子質量の起源を説明すること。
• インフレーション、ダークエネルギー（クインテッセンス）、収縮（ビッグクラッシュ）を1つの周期的枠組み内で統一すること。
• ブレインの次元干渉と真空凝縮から、基本粒子およびハドロンの質量を導出すること。
• 隠れたブレインの段階的分離を通じて、宇宙の繰り返しの膨張と収縮を説明するメカニズムを提供すること。

提案手法

• 2つの9-braneがバルクで分離された11次元時空として宇宙をモデル化すること。
• 隠れた9-braneからバルク9-braneが生成され、それによって事前観測可能な9-braneと衝突する三重項遷移を導入すること。
• ブレインの次元干渉を用いて、混合ブレイン、内部空間（キャンセルされた次元）、バルク空間、3-brane真空、宇宙背景放射を生成すること。
• インフレーション期のブレイン衝突と次元干渉によって、ビッグバン遷移の開始に至る宇宙背景放射を関連付けること。
• 膨張中に隠れたブレインが9-braneから3-braneへ段階的に分離する過程を記述すること。
• ビッグクラッシュと縮退によって順序を逆転させ、新たなサイクルを開始し、質量をブレインの力学から計算すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 周期的宇宙モデルは、滑らかで繰り返し可能な遷移シーケンスにビッグバンを置き換えることができるか？
• RQ2 ブレインの次元干渉は、宇宙背景放射および真空状態の生成にどのような役割を果たすか？
• RQ3 隠れた9-braneの段階的分離は、観測可能な3-brane物理学の形成にどのように寄与するか？
• RQ4 ブレインの力学とバルク内での次元キャンセルから粒子質量を導出できるか？
• RQ5 膨張から収縮（ビッグクラッシュ）への反転のメカニズムは何か？そして、それが新たなサイクルの再始動をどのように準備するか？

主な発見

• 周期的宇宙モデルは6つの遷移を経て進行する：三重項、インフレーション、ビッグバン、クインテッセンス、ビッグクラッシュ、縮退。
• 宇宙背景放射は、ブレイン衝突と次元干渉の結果、インフレーション期に生成される。
• 隠れた9-braneは段階的分離を経て、9-braneから3-braneへと移行し、観測可能な3-brane真空の形成を可能にする。
• 事前観測可能な9-braneとバルク9-braneの干渉から、混合ブレインと内部空間が生じる。
• ビッグクラッシュ遷移はビッグバンを逆転させ、収縮を開始し、次のサイクルの準備を整える。
• すべての基本粒子およびハドロンの質量は、このモデルにおけるブレイン力学と次元干渉から計算可能である。