[논문 리뷰] N=2 Supersymmetry and de Sitter space

Рената Каллош|ArXiv.org|2001. 09. 21.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 58인용 수 44

한 줄 요약

이 논문은 디 de Sitter 공간에서 N=2 초대칭 하이브리드 인플레이션 모델을 제안한다. 벡터 메시온과 전하를 지닌 하이퍼메시온이 느린 굴림(de Sitter) 단계를 가지는 잠재력과 이후 초대칭 상태로의 워프프레임 전이를 생성한다. 이 모델은 살짝 깨지는 초대칭 대칭성을 Kiling 전위 삼중항의 비영인 진공 기대값을 통해 실현함으로써 디 de Sitter 공간을 구현하며, 초기 우주의 인플레이션과 최근 우주의 가속 팽창을 동시에 설명하는 메커니즘을 제공한다. 최종적으로 초대칭은 유지된다.

ABSTRACT

We present a (unique?) possibility of de Sitter solution in the framework of N=2 supersymmetry (hypersymmetry). We show that a model with a vector and a charged hypermultiplet has a hybrid inflation type potential. It leads to a slow-roll regime in de Sitter type background with all supersymmetries broken spontaneously. Beyond the bifurcation point the waterfall stage abruptly brings the system into a ground state with 2 unbroken supersymmetries. De Sitter stage exists under condition that the superconformal SU(2,2|2) symmetry of the model is softly broken down to N=2 supersymmetry by the vev of the Killing prepotential triplet P^r. This hybrid hypersymmetry model may describe P-term inflation and/or acceleration of the universe at the present epoch.

연구 동기 및 목표

• 디 de Sitter 해가 확장 초대칭 이론에서 일관되게 실현될 수 있는지 탐구하며, 장기적으로 알려진 확장 초대칭 이론에서의 디 de Sitter 불안정성 문제를 해결한다.
• 디 de Sitter 공간이 진공 상수의 결과가 아니라 하이브리드 인플레이션 잠재력과 자발적 초대칭 위반에 의해 유도되는 모델을 구축한다.
• 느린 굴림 조건 하에서 디 de Sitter 단계가 동적으로 안정되어 있으며, 워프프레임 전이를 통해 초대칭 상태로 끝나는 것을 보여준다.
• 이 메커니즘을 초기 우주의 인플레이션과 현재의 우주의 가속 팽창과 연결하여, 우주의 팽창을 통합적으로 설명하는 이론적 프레임워크를 제안한다.

제안 방법

• 모델은 벡터 메시온과 전하를 지닌 하이퍼메시온을 포함하는 글로벌 SU(2,2|2) 초등형 대칭 이론에 기반하며, N=1 초대칭 중력과 결합된다.
• Fayet-Iliopoulos (FI) 항 ξ = √(2Λ)이 도입되며, 초등형 대칭을 약간 깨뜨리지만 N=2 초대칭은 유지된다.
• 스칼라 잠재력은 켈러 포텐셜과 수퍼포텐셜에서 유도되며, 디 de Sitter 계곡과 워프프레임 단계를 가진 하이브리드 인플레이션 유형의 잠재력을 제공한다.
• 잠재력은 세 개의 스칼라 필드에 의존한다: 하나는 벡터 메시온에서 유래하고, 두 개는 하이퍼메시온에서 유래한다. 임계점은 |Φ₃| = √(ξ/g)에서 발생한다.
• 시스템은 디 de Sitter 계곡에서 느리게 진화하여 분기점에 도달함으로써 급속한 워프프레임 전이를 유도한다.
• Killing 전위 삼중항의 세 번째 성분 P³의 비영인 기대값은 디 de Sitter 단계의 안정성과 전이 가능성을 확보하는 데 필수적이다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 확장 초대칭 이론에서 디 de Sitter 해가 초대칭 이론의 제약을 위반하지 않고 실현될 수 있는가?
• RQ2 자발적 초대칭 위반을 수반하는 N=2 초대칭 프레임워크에서 하이브리드 인플레이션 메커니즘이 어떻게 작동하는가?
• RQ3 Killing 전위 삼중항은 디 de Sitter 단계의 안정성과 초대칭 상태로의 전이에 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 이 모델은 하나의 이론적 프레임워크 내에서 초기 우주의 인플레이션과 현재의 우주의 가속 팽창을 동시에 기술할 수 있는가?
• RQ5 이 N=2 모델의 하이브리드 잠재력은 특정한 매개변수 관계 하에서 알려진 F-항 또는 D-항 인플레이션 잠재력과 동일한가?

주요 결과

• λ² = 2g²일 때, 모델은 [24]의 F-항 인플레이션 잠재력과 [26]의 D-항 잠재력과 정확히 동일한 하이브리드 인플레이션 잠재력을 제공한다.
• 초등형 대칭의 SU(2,2|2) 대칭이 Kiling 전위 삼중항 P³의 비영인 기대값에 의해 약간 깨질 때에만 디 de Sitter 단계가 존재한다.
• 워프프레임 전이의 임계점은 |Φ₃| = √(ξ/g) ≈ 1.1×10¹⁶ GeV에서 발생하며, 이는 GUT 스케일에 해당한다.
• 모델은 긴 느린 굴림 단계를 가진 디 de Sitter 계곡에서 시작하여, 진공 기대값이 0인 초대칭 상태로 급속한 전이를 예측한다.
• g² ≪ 3×10⁻⁶일 경우, 밀도 편포의 우주 끈 기여가 억제되지만 인플레이션 편포는 그대로 유지되어, 타당한 천체역학적 시나리오를 제안한다.
• 이 모델은 단일 필드 모델에서의 영속적 가속 문제를 피하기 위해 전이를 이끄는 두 개의 스칼라 필드가 필요하며, 이로 인해 유한 시간 내에 초대칭 상태로의 안정화가 가능하다.