[論文レビュー] The inflaton-curvaton scenario in the MSSM and predictions for non-Gaussianity

Anupam Mazumdar, S. Nadathur|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2011

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、既知のゲージおよびヤコビ相互作用を持つ可視系場から成る最小超対称標準模型（MSSM）内でのインフレートン・カーブァトン状況の実現を提案する。崩壊生成物の急速な熱平衡化により、非等温揺らぎが生じず、$f_{\text{NL}} \sim \mathcal{O}(10-1000)$ の観測可能な非ガウス性が得られ、これはすべてLHCで測定可能な微視的パラメータによって完全に決定される。

ABSTRACT

We provide a model in which both the inflaton and the curvaton are obtained from within the minimal supersymmetric Standard Model, with known gauge and Yukawa interactions. Since now both the inflaton and curvaton fields are successfully embedded within a visible sector, their decay products thermalize very quickly and before the electroweak scale. This results in two important features of the model: firstly, there will be no residual isocurvature perturbations, and secondly, observable non-Gaussianities may be generated with the non-Gaussianity parameter $f_{NL}\sim {\cal O}(10-1000)$ being determined solely by microscopic parameters which can be constrained at the LHC.

研究の動機と目的

• 既知のゲージおよびヤコビ相互作用を用いて、最小超対称標準模型（MSSM）内にインフレートンおよびカーブァトン場を埋め込むこと。
• 電弱スケールより前に両場の崩壊生成物が急速に熱平衡化することを保証し、残存する非等温揺らぎを排除すること。
• LHCで測定可能な微視的パラメータにのみ依存する、観測可能な非ガウス性を生成すること。
• 可視系の文脈内で、初期の曲率揺らぎを説明する物理的に妥当で検証可能なフレームワークを提供すること。

提案手法

• 既知のゲージおよびヤコビ相互作用を用いて、MSSM場の一部としてインフレートンおよびカーブァトンを埋め込み、そのダイナミクスを定義すること。
• 両場の崩壊生成物が電弱スケールより前に急速に熱平衡化することを保証し、非等温モードを防止すること。
• 熱平衡化条件を用いて非等温揺らぎを抑制し、曲率揺らぎスペクトルを安定化すること。
• カーブァトン機構を用いて非ガウス性パラメータ $f_{\text{NL}}$ を計算し、その結果がMSSMパラメータにのみ依存することを示すこと。
• Yukawa結合定数やスロープ質量などの微視的パラメータと $f_{\text{NL}}$ を関係づけ、これらはLHCで測定可能であることを示すこと。
• $f_{\text{NL}} \sim \mathcal{O}(10-1000)$ が、微調整を必要としないMSSMフレームワーク内で達成可能であることを示すこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 インフレートンおよびカーブァトンを、既知のゲージおよびヤコビ相互作用のみを用いてMSSM内で一貫して実現可能か？
• RQ2 この状況における崩壊生成物の急速な熱平衡化の宇宙論的結果は何か？
• RQ3 LHCで測定可能なパラメータによって決定される $f_{\text{NL}}$ 値の観測可能な非ガウス性を生成できるか？
• RQ4 このモデルは熱平衡化のおかげで非等温揺らぎを効果的に回避するか？
• RQ5 このモデルが予測する $f_{\text{NL}}$ 値の範囲は何か？ また、それらはMSSMパラメータとどのように関連しているか？

主な発見

• このモデルは、既知のゲージおよびヤコビ相互作用のみを用いて、MSSM内にインフレートンおよびカーブァトンを成功裏に埋め込んでいる。
• 電弱スケールより前に崩壊生成物が急速に熱平衡化することで、残存する非等温揺らぎが排除される。
• 非ガウス性パラメータ $f_{\text{NL}}$ は、MSSMパラメータに依存して $\mathcal{O}(10-1000)$ の範囲に予測される。
• $f_{\text{NL}}$ の値は、Yukawa結合定数やスロープ質量などの微視的パラメータによって完全に決定され、これらはLHCで測定可能である。
• このモデルは、将来的なコライダー実験で探査可能な非ガウス性の検証可能な予測を提供する。
• このフレームワークは、インフレーションと曲率揺らぎ生成を可視系内で統一し、特異な場や系の導入を回避する。