[논문 리뷰] Dynamically broken Supergravity, Starobinsky-type inflation and running vacuum: towards a fundamental cosmic picture

Spyros Basilakos, Nick E. Mavromatos|arXiv (Cornell University)|2015. 05. 17.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 초대칭 중력(SUGRA) 프레임워크 내에서 질량이 큰 중성차이온을 통합한 후 양자 보정을 통해 진공 붕괴가 발생함으로써 스타로빈스키 유형의 인플레이션을 실현하는 양자장 이론 프레임워크를 제안한다. 이 모델은 레이저 에너지 밀도의 양자역학적 재정렬을 통해 초기 우주에서의 인플레이션과 현재의 암흑 에너지 시대를 통합하고, 복사 지배 시대로의 부드러운 전환을 동적으로 실현한다. 이는 우주의 진화에 대한 기본적인 장 이론적 기반을 제공한다.

ABSTRACT

We describe the primeval inflationary phase of the early Universe within a quantum field theoretical (QFT) framework that can be viewed as the effective action of vacuum decay in the early times. Interestingly enough, the model accounts for the “graceful exit” of the inflationary phase into the standard radiation regime. The underlying QFT framework considered here is Supergravity (SUGRA), more specifically an existing formulation in which the Starobinsky-type inflation (de-Sitter background) emerges from the quantum corrections to the effective action after integrating out the gravitino fields in their (dynamically induced) massive phase. We also demonstrate that the structure of the effective action in this model is consistent with the generic idea of renormalization group (RG) running of the cosmological parameters, specifically it follows from the corresponding RG equation for the vacuum energy density as a function of the Hubble rate, ��(H). Overall our combined approach amounts to a concrete-model realization of inflation triggered by vacuum decay in a fundamental physics context which, as it turns out, can also be extended for the remaining epochs of the cosmological evolution until the current dark energy era.

연구 동기 및 목표

• 초대칭 중력 내에서 초기 우주 인플레이션을 위한 기본적인 양자장 이론 프레임워크를 개발하기 위해.
• 인플레이션에서 복사 지배 시대로의 부드러운 전환을 위해 임의의 수단 없이 설명하기 위해.
• 동일한 RG 러닝 진공 에너지 밀도 기술을 통해 초기 인플레이션 단계와 현재의 암흑 에너지 시대를 통합하기 위해.
• 스타로빈스키 유형의 인플레이션이 질량이 큰 중성차이온의 존재에서 기인한 양자 보정 효과로 자연스럽게 유도됨을 보여주기 위해.

제안 방법

• 초대칭 중력 프레임워크에서 질량이 큰 중성차이온 장을 통합하여 유도된 효과적 작용을 수립하기 위해.
• 유도된 양자 보정 효과적 작용을 사용하여 디Sitter 인플레이션 단계를 기술하기 위해.
• 헤이즐 레이트 H에 따라 변하는 진공 에너지 밀도 ρ_vac(H)를 유도하기 위해 재정렬군(RG) 기법을 적용하기 위해.
• 효과적 작용이 우도적 매개변수의 RG 진화와 일관성을 유지하는지 확인하기 위해.
• 인플레이션 단계가 동적 붕괴를 통해 복사 시대로 매끄럽게 전이되는 모델을 구성하기 위해.
• 동일한 RG 러닝 메커니즘을 통해 만유의 암흑 에너지 시대를 기술하기 위해 프레임워크를 연장하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스타로빈스키 유형의 인플레이션이 초대칭 중력 설정에서 양자 보정 효과로 어떻게 유도될 수 있는가?
• RQ2 질량이 큰 중성차이온 단계가 진공 붕괴를 통해 인플레이션을 유도하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 효과적 작용은 어떻게 인플레이션에서 복사 지배 시대로의 부드러운 전환을 보장하는가?
• RQ4 진공 에너지 밀도 ρ_vac(H)의 러닝이 단일 장 이론적 프레임워크 내에서 인플레이션과 암흑 에너지를 통합할 수 있는가?
• RQ5 모델이 우도적 매개변수의 재정렬군 진화와 일관성이 있는가?

주요 결과

• 모델은 초대칭 중력 프레임워크에서 질량이 큰 중성차이온 장을 통합한 후 발생하는 양자 보정 효과로 스타로빈스키 유형의 인플레이션을 실현한다.
• 인플레이션에서 복사 시대로의 부드러운 전환은 효과적 작용의 구조를 통해 동적으로 실현된다.
• 효과적 작용은 헤이즐 레이트 H에 따라 변하는 진공 에너지 밀도 ρ_vac(H)의 재정렬군 러닝과 일관성을 유지한다.
• 동일한 RG 러닝 메커니즘을 통해 인플레이션과 현재의 암흑 에너지 시대를 통합된 기술로 제공한다.
• 모델은 양자 중력 맥락에서 진공 붕괴에 의해 유도된 인플레이션의 구체적이고 기본적인 장 이론적 실현을 제공한다.