[논문 리뷰] Cosmology with orthogonal nilpotent superfields

S. Ferrara, Рената Каллош외 1명|DSpace@MIT (Massachusetts Institute of Technology)|2015. 12. 02.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 76인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 두 개의 수직(nilpotent) 초대칭 장을 사용하여 단일 장 인플레이션을 위한 초중력 모델을 제안한다: 안정화 장 𝒮(𝒮²=0)과 인플라톤 장 Φ를 조합하여 실수 초대칭 장 𝒷(𝒷³=0 및 𝒮𝒷=0)로 만든다. 이러한 제약 조건은 인플라티노(inflatino)와 싱인플라톤(sinflaton)을 제거하여 실수 인플라톤, 질량을 가진 중성미온(gravitino), 중력장만을 남기며, 디 de Sitter 진공 상태를 가진 간소화된 인플라티노 없는 우주론 모델을 제공한다.

ABSTRACT

We study the application of a supersymmetric model with two constrained supermultiplets to inflationary cosmology. The first superfield S is a stabilizer chiral superfield satisfying a nilpotency condition of degree 2, S^2=0. The second superfield Phi is the inflaton chiral superfield, which can be combined into a real superfield B=(Phi-Phi*)/2i. The real superfield B is orthogonal to S, S B=0, and satisfies a nilpotency condition of degree 3, B^3=0. We show that these constraints remove from the spectrum the complex scalar sgoldstino, the real scalar inflaton partner (i.e. the "sinflaton"), and the fermionic inflatino. The corresponding supergravity model with de Sitter vacua describes a graviton, a massive gravitino, and one real scalar inflaton, with both the goldstino and inflatino being absent in unitary gauge. We also discuss relaxed superfield constraints where S^2=0 and S Phi* is chiral, which removes the sgoldstino and inflatino, but leaves the sinflaton in the spectrum. The cosmological model building in both of these inflatino-less models offers some advantages over existing constructions.

연구 동기 및 목표

• 문제가 되는 인플라티노와 싱인플라톤 상태를 피하는 초중력 모델을 구축하는 것.
• 널리 퍼진 초대칭 장의 제약 조건과 수직성 및 수직성 조건을 활용하여 비물리적 도립도를 제거하는 것.
• 디 de Sitter 공간에서 실수 인플라톤, 질량을 가진 중성미온, 중력장만을 포함하는 최소 스펙트럼을 달성하는 것.
• sgoldstino는 유지하면서도 인플라티노를 여전히 제거하는 느슨한 제약 조건의 영향을 탐색하는 것.
• 특히 인플레이션 모델 구축에 있어 이러한 모델의 타당성과 우주론적 응용 가능성을 입증하는 것.

제안 방법

• 비선형적으로 실현된 초대칭을 구현하기 위해 𝒮²=0을 만족하는 안정화 캐릭터 초대칭 장 𝒮를 사용한다.
• 인플라톤 캐릭터 초대칭 장 Φ를 실수 초대칭 장 𝒷 = (Φ − Φ̄)/(2i)로 조합하며, 𝒷³=0 및 𝒮𝒷=0 조건을 통해 수직성을 강제한다.
• 단위계(gauge)를 사용하여 제약 조건을 단순화하고, 골드스타인과 중성미온 성분을 0으로 설정함으로써 인플라티노와 싱인플라톤을 제거한다.
• 제약 조건이 가진 초대칭 장을 사용하여 비외-sector 초중력 액션을 구성하며, 디 de Sitter 진공 상태와의 일관성을 확보한다.
• 국소 초대칭에서 초공변도 및 성분 장 분해를 통해 스펙트럼을 분석한다.
• 𝒮²=0 및 𝒮Φ̄가 캐릭터임을 요구하는 느슨한 제약 조건을 고려하여, sgoldstino는 유지하면서도 인플라티노를 제거한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인플라티노와 싱인플라톤 없이 최소한의 초중력 모델을 단일 장 인플레이션에 대해 구성할 수 있는가?
• RQ2 초대칭 장에 대한 수직성과 수직성 조건이 비물리적 도립도를 어떻게 제거하는가?
• RQ3 𝒮²=0 및 𝒮𝒷=0 조건을 모두 적용했을 때 단위계에서 유도되는 입자 스펙트럼은 무엇인가?
• RQ4 𝒮Φ̄가 캐릭터임을 요구하는 것으로 제약 조건을 느슨하게 하면 스펙트럼과 우주론적 타당성은 어떻게 영향을 받는가?
• RQ5 이러한 모델이 인플레이션 우주론에 더 경제적이고 안정적인 프레임워크를 제공할 수 있는가?

주요 결과

• 𝒮²=0, 𝒷³=0, 𝒮𝒷=0 조건을 통해 인플라티노와 싱인플라톤이 물리적 스펙트럼에서 성공적으로 제거된다.
• 단위계에서 유일한 물리적 도립도는 실수 인플라톤, 질량을 가진 중성미온, 중력장이며, sgoldstino나 추가 스칼라 성분은 존재하지 않는다.
• 초대칭 깨짐을 통해 중성미온은 동적으로 질량을 획득하며, 이는 디 de Sitter 진공 상태와 일관된다.
• 단위계에서 액션이 크게 단순화되며, 모든 제약 조건은 Fˢ≠0 및 b=χϕ=Fϕ=0로 줄어들어 인플라톤 성분 φ만 남는다.
• 𝒮Φ̄가 캐릭터임을 요구하는 느슨한 제약 조건은 여전히 인플라티노와 sgoldstino를 제거하지만, 싱인플라톤은 스펙트럼에 남아 있어 다른 유형의 모델을 제공한다.
• 이 모델은 인플라티노와 싱인플라톤과 관련된 우주론적 문제를 피함으로써, 인플레이션 모델 구축을 위한 새로운 경제적 프레임워크를 제공한다.