[논문 리뷰] Inflato-Natural Leptogenesis: Leptogenesis in Chromo-Natural and Gauge Inflations

Azadeh Maleknejad, Mahdiyar Noorbala외 1명|arXiv (Cornell University)|2012. 08. 14.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 13인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 비아벨 게이지 장이 존재하는 모델—크로모-네이처 및 게이지-인플레이션과 같은 모델들에서, 편미분을 위반하는 텐서 모드 스펙트럼으로 인해 중력 편미분 이상 현상에 의해 인플레이션 기간 동안 렙토제네시스가 발생할 수 있는 '인플라토-네이처 렙토제네시스'를 제안한다. 이 메커니즘은 타당한 매개변수 범위 내에서 관측된 양성자 대 비례 비율과 일치하는 자연스러운 렙톤 비대칭을 생성한다.

ABSTRACT

A scenario of leptogenesis was introduced in [1] which works during inflationary period within standard model of particle physics setup. In this scenario lepton number is created by the gravitational chiral anomaly which has a non-zero expectation value for models of inflation driven by pseudoscalar field(s). Here, we observe that models of inflation involving non-Abelian gauge fields, e.g. the chromo-natural inflation [2] or the gauge-flation [3], have a parity-violating tensor mode (graviton) spectrum and naturally lead to a non-vanishing expectation value for the gravitational chiral anomaly. Therefore, one has a natural leptogenesis scenario associated with these inflationary setups, inflato-natural leptogenesis. We argue that the observed value of baryon-to-photon number density can be explained in a natural range of parameters in these models.

연구 동기 및 목표

• 비아贝尔 게이지 장이 존재하는 모델에서 인플레이션 기간 동안 렙토제네시스가 자연스럽게 발생할 수 있는지 탐구하기.
• 중력 편미분 이상이 비제로인 렙톤 수 비대칭을 생성할 수 있는 조건을 규명하기.
• 크로모-네이처 및 게이지-인플레이션 시나리오에서 관측된 양성자 대 비율을 달성할 수 있음을 보여주기.
• 중력 이상을 통한 인플레이션 역학과 바이오제네시스 사이의 연결 고리를 설정하기.

제안 방법

• 퍼세우드스칼라 장과 비아벨 게이지 장이 존재하는 인플레이션 모델, 예를 들어 크로모-네이처 인플레이션과 게이지-플레이션을 분석하기.
• 이러한 모델들에서 레이저 불변성을 위반하는 텐서 모드 스펙트럼이 존재함을 규명하여 양자 수준에서 로렌츠 불변성을 깨뜨림을 확인하기.
• 중력 편미분 이상의 기대값을 계산하여 축성 전류와 결합하고 렙톤 수 위반을 유도함을 밝히기.
• 이상에 의해 유도된 렙톤 수 생성을 이용해 인플레이션 단계 동안 렙토제네시스를 유도하기.
• 생성된 렙톤 비대칭을 스팔레론 과정을 통해 관측된 양성자 대 비율과 연결하기.
• 매개변수 공간을 평가하여 관측된 비대칭이 자연스럽게 재현 가능한지 확인하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비아贝尔 게이지-인플라톤 모델에서 중력 편미분 이상을 통해 인플레이션 기간 동안 렙토제네시스가 생성될 수 있는가?
• RQ2 편미분을 위반하는 텐서 모드 스펙트럼이 이상의 비제로 기대값을 가능하게 하는 역할은 무엇인가?
• RQ3 인플레이션 기간 동안 생성된 렙톤 비대칭은 관측된 양성자 대 비율과 어떻게 관련이 있는가?
• RQ4 크로모-네이처 및 게이지-인플레이션 모델의 매개변수가 성공적인 렙토제네시스를 위해 호환 가능한가?
• RQ5 중력 이상 메커니즘은 정밀 조정 없이도 관측된 물질-반물질 비대칭을 설명할 수 있는가?

주요 결과

• 크로모-네이처 및 게이지-인플레이션 모델에서 편미분을 위반하는 텐서 모드 스펙트럼로 인해 중력 편미분 이상이 비제로 기대값을 얻는다.
• 이 이상은 인플레이션 기간 동안 렙톤 수 생성을 위한 자연스러운 메커니즘을 제공하며, 이를 통해 인플라토-네이처 렙토제네시스가 발생한다.
• 생성된 렙톤 비대칭은 스팔레론 전이를 통해 양성자 비대칭으로 전환될 수 있다.
• 관측된 양성자 대 비율은 모델 매개변수의 자연스러운 범위 내에서 달성 가능하다.
• 이 메커니즘은 비아贝尔 게이지 장의 인플레이션 역학과 본질적으로 연결되어 있으며, 인플레이션과 바이오제네시스를 통합하는 프레임워크를 제공한다.